Способ диагностики электрических полей в электронных приборах
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Союз Советскик
Социалистических
Рвспублик (6 l) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 240175 (21) 2099622/25 с присоединением заявки É9 (23) Приоритет
Р У К з
H 05 H 1/00
H 01 J 9/42
Государственный комитет
СССР оо дедам изобретений и открытий
Опубликовано 30.11.82. Бюллетень Мо 44
Дата опубликования описания 30. 12. 82 (33) УДК 621. 365. . 29 (088. 8) (72) Авторы изобретения
Г.Г, Соминский и 0.10. Цыбин
Ленинградский ордена Ленина политехнический институт им. N.È. Калинина (71) Заявитель (54) СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ
Б ЭЛЕКТРОННЫХ ПРИБОРАХ
Изобретение относится к технике изглерения электрических величин, а также к технике измерений или испытаний в процессе изготовления и может быть использовано в электровакуумных и газонаполненных электронных приборах, находящих применение в электронной технике и физическом эксперименте.
Для измерения электрических полей в электронных приборах в широком интервале плотностей заряда электронов в случае, если необходимо .высокое пространственное разрешение, может быть применена диагностика с помощью пучков заряженных частиц 1,11.
Известен способ измерения распределения электрического поля в магнетронном диоде с помощью электронного пучка (2 ). Электронный пучок вводят в пространство взаимодействия в направлении магнитного поля, измеряют отклонение а электронов луча в исследуемом пространстве под действием поля Е, а затем определяют усредненное вдоль пучка значение поля, воспользовавшись рассчитанным заранее соотношением между il и Е.
Однако электроны луча воздействуют на состояние исследуемого зарядар кроме того, возможно Исследование только таких систем, через которые электроны луча могут пройти, не осе5 дая на граничащих с исследуемым объемом стенках. Практически известный способ может быть использован лишь для низковольтных и достаточно .коротких в направлении электронного луча приборов, где отклонение луча под действием присутствующих в исследуемом пространстве полей мало по сравнению с поперечными размерами этого пространства.
Известен также способ диагностики электрических полей в электронных приборах, включающий введение в исследуемое пространство пучка нейтральных частиц и их ионизацию f3 Q
В исследуемое пространство магнитного диода вводят вдоль направления магнитного поля пучок нейтральных частиц, производят ионизацию частиц пучка в исследуемом пространстве электронным ударом и измеряют ослабление интенсивности пучка а1, вызванное уходом на катод ионов, движущих« ся под действием электрического.поля. Далее, зная связь величины Ь1 с плотностью пространственного заряда, определяют в относительных единицах! ll, < l< lit,!() ( 1 tl! >Тll<)(1 (1 II(>(><. T!! IисT(l(!(tltoI f) )аГ)я)(а Г> H (д()ст г(ток данн<) ГО c t loco()B 3 а((л(э" Ч l(1(и В TOM) (fTÎ С Е1О ПОМОЩЬК) МО— 1 <>(T 5(ITb получень(свеДеHH R )(и(вь Об усреднеHHhtx вдоль пучка характерис- 5 тиках электрического поля, вследстспособ I(e Mo)KeT быть применен для Определения локальных характеристик электрического поля в случае, если поле неоднородно в направлении вдоль пучка. Цель изобретения - определить локальные значения потенциала. Это достигается тем, что производят ионизацию частиц пучка в исследуемой точке и измеряют электрический спектр ионов пучка на границе одного из электродов, ограничивающих исследуемое пространство, причем измерение производят B TQA Области грани- 20 цы, где плотность ионного тока максимальная. Пример использования способа диагностики электрических полей для измерения распределения потенциала в приборе М-типа с вторично-эмиссионным катодом. Могут быть использованы магнетронный диод, магнетронный генератор или усилитель, которые широко применяются в электронной технике. На чертеже изображен прибор, реализующий способ, сечение пространства взаимодействия. Прибор содержит анод 1, катод 2 с отверстием 3, термокатод-поджигатель 4, торцовые катодные экраны 5 3 и б, печку 7 источника нейтральных частиц, рабочее вецество 8, диафрагмы 9 и 10 источника, сетки 11 и 12 анализирующей системы, коллектор 13 ионов. .40 Магнетронный прибор при включенных магнитном поле В и анодном напряжении О,(запускают током тер(.(озмиссии с поджигателя. В установившемся режиме в направлении вдоль магнитного поля пропускают пучок нейтральных частиц, поперечные размеры которого должны быть много меньше расстояния между катодом и анодом. Пучок частиц формируют с помоцью источника, состояцего иэ печки 7 с рабочим вецеством 8 и диафрагм 9 и 10. При нагреве печки создают поток частиц, вылетающих через диафрагму 9. Интенсивность потока задают, изменяя температуру Т печи. В случае эффузионного истечения 3,5 ° 10 .P ° А ? с 60 где P — давление паров рабочего вещества в печке, TDpp; А — площадь щели диафрагмы 9, см; М вЂ” молекулярный вес частии пучка, 65 (i: t п(>тг>к 1 <.<(тиц, и >t((ttty(l( В пространстве взаимодействия производят локальную ионизацию. частиц пучка электронным ударом. Образовавшиеся ионы движутся к катоду и достигают его поверхности, поскольку в магнетронных приборах магнитное поле слабо искривляет траекторию иона. С помощью отверстия 3 в катоде выделяют поток ионов, попадающих в анализатор. Энергетический спектр ионов, достигающих коллектора 13, определяют методом тормозящего поля, используя задерживающее ионы напряжение U, которое прикладывают между сетками 11 и 12. Энергия ионов, образованных на оси пучка, при влете в отверстие анализатора определяется пройденной разностью потенциалов и равна eV V — потенциал точки касания оси пучка и траектории иона, проходяцей через отверстие, а е — заряд иона). Сетку 11 под потенциалом катода используют для того, чтобы выделить ток 3п ионов пучка на фоне значительно большего по величине тока обратной электронной бомбардировки. Электроны, попадающие в анализатор через отверстие 3, в дрейфовом пространстве между внутренней поверхностью катода и сеткой 11 закручиваются магнитным полем и оседают на поверхности катода, Второе дрейфовое пространство, существуюцее между сеткой 12 и коллектором 13, позволяет исключить попадание на коллектор электронов, которые могут возникнуть при включении напряжения 0 между сетками 11 и 12. Если фоновый ток ионов 3+, получающихся в результате ионизации молекул остаточного газа, мал по сравнению с током Зп, энергетическое распределение ионов, достигающих коллектора, должно иметь узкий пик при значении энергии (() =eV. В этом случае определяют потенциал точки пересечения оси пучка с траекторией иона, проходящей через отверстие, используя измеренное значение 1>. Если известна связь ионного тока на катод .с давлением Р„ в приборе, можно найти величину 3 Ф и определить значения Рп, при которых возможно проведение диагностики электрических полей предлагаемым способом. Расчеты показывают, что при использовании пучка атомов ртути диагностика возможна, если давление в приборе Р„ < 10 Торр. Корректор Г. OraP Редактор М. Кузнецова ТехредЖ.Кастелевич Заказ 10511/5 Тираж 862 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытиЯ 113035, Москва, (-35, Раушская наб., д. 4/5 Подписное Филиал ППП "Патент", r Ужгород, ул. Проектная, Ди 3 гн ости к l з )i <) ктрн ч), ) . к нх нолеn может быть г)ров<лена и r rnзонаполнь нных:)3I()ктронных приборах нри P т 10 тТорр. В этом случае для п определения энергетического спектра ионов, образованных из частиц пучка, необходимо использование анализатора с сепарацией ионов по массе. Используя современные масс-слектрометры с высоким разрешением, можно выделить малый ток ионов из частиц пучка на фоне значительно большего по величине потока ионов с отличающейся массой. Предлагаемый способ диагностики электрических полей с помощью пучка нейтральных частиц, в отличие от существующих, позволяет определить локальное значение потенциала в электровакуумных и газонаполненных системах. Формула изобретения Способ диагностики электрических полей в электронных приборах, включ «)) ч)нн) )) )i< .л< и и" В н< "леду емое Hp) >) трлн< ) 1)<> и; чка ней п)альных частиц н нх ионн"ацию, о т л н ч а loщ и и < я т м, что, - целью .)<ц)с деления локальных зная<.ннй потенциала, производят ионизацню частиц пучка в исследуемой точке и и-)меряют энергетический спектр ионов пучка на границе одного из электродов, ограничивающих исследуемое пространство, 0 причем измерение производят в той области границы, где нлс)гность ионного тока максимальная. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Диагностика плазмы. Под. ред. Хаддлстоуна Р. и Леонарда С. M., Мир, 1967, с. 492. 2. Reverdin Р.L. "J. Арр1. Phys", 1951, v. 22, р. 256-262. 3. Hathias L.Е.J., Е1ессronics, 1955, v. 1, Р 8, р. 8-24 (прототип).
