Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ
Фундаментальные физические процессы, протекающие в адсорбированном на поверхности твердого тела ансамбле частиц, а также в импульсном десорбированном потоке в вакууме, представляют собой актуальный объект исследования для формирования новых научных представлений и развития технологий. Наиболее изученными и используемыми являются, например, лазерная импульсная десорбция и бомбардировка быстрыми заряженными частицами, а находящимися в начальной стадии разработки и применения -источники с поверхностными токами ( например,[1-5]).
Во время начала данной работы были известны первые результаты исследований, связанных с воздействием импульсных токов на поверхность твердого тела в вакууме для формирования пакетов десорбировзнных ионов. Был обнаружен эффект так называемой безинерционной ионной десорбции с поверхностей металлических тонких проволок и сеток при воздействии импульса тока, а также с поверхности гладкого развитого металлического образца под действием электромагнитной волны в волноводе. Эти результаты, однако, имели предварительный характер, не являясь достаточно полными и убедительными. Не были устранены существенные сопутствующие явления, связанные с неоднородностями электрических полей, плазмообразованием и др. Несмотря на то, что импульсный разряд по поверхности диэлектрика в вакууме изучался весьма интенсивно, практически отсутствовали данные о масс-спектральных характеристиках образующихся при этом потоков ионов. Недостаток имевшихся экспериментальных данных сдерживал как развитие физических представлений о процессах короткоимпульсной ионной десорбции, так и создание новых конструкций ионных источников. Поэтому
представляется перспективной и актуальной постановка комплексных экспериментальных исследований импульсной десорбции ионов с поверхности диэлектриков и металлов, возбуждаемой импульсом тока.
-Экспериментальное определение условий получения потоков ионов, измерен) комплекса их характеристик, в том числе пространственно-временных и мае спектральных, при протекании импульсных поверхностных токов і диэлектрическим и металлическим образцам в вакууме.
-Определение на основе полученных результатов путей улучшения характеристі имеющихся ионных источников и создания принципиально новых.
ЗАДАЧИ
должны иыть разработаны и реализованы методы^
- получения ионных потоков, обусловленные протеканием импульса тока j поверхности диэлектрических и металлических образцов в вакууме;
диагностики, позволяющие измерять масс-спектральные, пороговь: динамические, угловые и другие характеристики формируемых потоков ионов.
1. Разработана новая методика, с помощью которой впервые проведен компле
исследований характеристик, в том числе пространственно-временных и мае спектральных, в потоке частиц, полученном при импульсной стимулирована скин-током десорбции с развитой гладкой поверхности металла, а также пото частиц, полученного в источнике с импульсным разрядом по поверхнос диэлектрика.
2. Экспериментально показана" возможность безинерционной десорбц:
эложительных и отрицательных ионов с гладкой развитой поверхности еталлических образцов при воздействии коротких импульсов тока. Выявлены гжимы работы, в которых может быть осуществлен этот процесс, определены его ірактеристики при использовании образцов из различных металлов. . Получены неизвестные ранее данные о процессе безинерционной десорбции с оверхности металла, в том числе масс-спектральные, пороговые, динамические арактеристики формируемых потоков. Созданы базы экспериментальных данных, еобходимые для развития физических представлений об изучаемом процессе. . Получены неизвестные ранее данные о масс-спектральных, динамических и гловых характеристиках ионного пучка, формируемого в источнике с импульсным азрядом по поверхности диэлектрика в вакууме, определены зависимости этих арактеристик от материала поверхности и технологии ее подготовки, момента ремени измерений вігутри рабочего импульса, режима измерений и предыдущей ксплуатации. Указанные результаты являются основой для развития физических редставлений о процессах образования потока ионов, происходящих на оверхности диэлектрика.
. Безинерционная десорбция положительных или отрицательных ионов с гладкой
азвитой поверхности металла реализуется при воздействии индуцированных
мпульсов скин-тока и выполнении определенных пороговых условий по мощности
мпульса и напряженности ускоряющего электрического поля при использовании
бразцов из фольг различных металлов.
. Индуцированная скин-током десорбция характеризуется мягкой ионизацией
есорбируемых частиц, в том числе тяжелых биоорганических молекул; малыми
;ачальными значениями позиционного и энергетического разбросов.
. Метод индуцированной скин-током десорбции позволяет изучать быструю
динамику адсорбционно-десорбциошшх процессов на поверхности металла. 4. Масс-спектральные характеристики ионного потока, получаемого щ импульсном разряде по поверхности диэлектрика, регулируются заданным образе путем определенной технологии подготовки материала поверхности, особенност< режима измерений, режима предыдущей эксплуатации и конструкции ионної источника.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ работы определяется тем, что:
1. В процессе разработки и оптимизации ионного источника с разрядом і
поверхности кварца найдены конструкционные решения, позволяют;
использовать источник с высокой эффективностью ионизации во времяпролетж
масс-анализаторе.
2. Полученные новые данные о зависимости состава ионного пучка, формируемогс
ЙСТОЧНйКс С ЙМГіуЛЬСНЬїлі раЗрЯДОм ПО ийВсрХНОСТй ДйЭЛсКТрпКа, ОТ маТсрйа
поверхности и технологии ее подготовки, момента времени измерений внут] рабочего импульса, режима измерений и предыдущей эксплуатации позволяї получать пучки с заданными свойствами. Использование диэлектриков полиэтиле и парафина позволяет формировать ионные пучки с заданным составом, в том чис с высоким содержанием протонной компоненты (например, до 80% и выше).
3. Экспериментально показана возможность использования импульсного ионно
источника со скин-током по поверхности металла для измерения масс-спект
адсорбированной пробы, в том числе тяжелых биоорганических молекул.
Результаты, изложенные в диссертационной работе, регулярно обсуждались научных семинарах кафедры физической электроники СПбГТУ, докладывались семинарах секции «Физическая электроника» при Санкт-Петербургском До
ученых в 1997 году, на Международной научно-практической конференции « Измерительно-информационные технологии в охране здоровья - Метромед 95» 'СПб, 1995), на Международной конференции по пучкам частиц высокой мощности BEAMS'96 (Прага, 1996 г.), на Международной конференции по СВЧ-электронике UHF99 (СПб, 1999).
ПУБЛИКАЦИИ: По материалам диссертации опубликовано 13 работ, список которых приведен в конце автореферата.
СТРУКТУРА И ОБЪЕМ ДИССЕРТАЦИИ. Диссертация состоит из Введения, двух глав, Выводов. Общий объём диссертации составляет 149 страниц, в ней имеется 107 рисунков, 6 таблиц, список литературы включает 78 наименований.
