é č í é ě í ž ý í Ú á í ž ý í ý Á í ÁŘ É Á ý á ář é í á í ž ý í Ř ú á á č ý š á í š í řá ě č á í í é ář é á é é č á ú í ář é á á ů ě ž é é č é é ě ý ží á ý ý í ář é á ě ž é ří é ď ý é ě í í č í č íčá é ý ý í é ě í é ě í ý ý ý ř ž šíř ů ří ší

é á é ó í ář é á ý í ď á í ř é á č ý á é ě ě ťť ř ž áš Š Ř ú ě

E ev, E V e y S e 2

Differential ionization coefficient, Ions/cm - Torr 10 1 10 0 10-1 Hg + ev i =10,4 ev Hg ++ ev i =18,7 ev Hg +++ ev i =34,3 ev Hg ++++ ev i =72 ev 0 100 200 300 400 500 Electron energy, ev S e E (n+i) i E (n) i = E ev n E = e U,

e U E E E E V S e dn+ dt = j pls e, e j p l S e

n T p n 2 5/2 ( 10 T = 4,16 10 p exp ev kt ). 1 n 2 V φ V

eφ [ n a = ω + exp e n i ( φ Vi kt )], n a n ω + η i { [ ( )]} V φ 1 η = 1 + ω + exp e kt φ V T ω + (T > T ). T 2 000 K 100 Cs Rb K Na Ba Ionization efficiency, % 10 1 Li Sr In Al Ga Tl Ca 0,1 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 Ionization potential Vi, ev

t = (3 410 ±20) C φ = 4,54 ev hν ev λ th E = hν = hc λ th λ th = hc ev = 12345 V.

Výbojová Výbojová komora komora Extrakční Extrak ní elektroda elektroda Stínící Stínící trubi trubička ka Přívod P plynu plynu Katoda Anoda Unipotenciální čočka o If I f UUg g Ud U d Ue U e

99 % r 1/r 2 n n n, n φ φ 0 0 x φ 0 φ 0 x = 0

kt 1/e λ Test charge r kt M/m T = T ) λ D = ( ) 1/2 ε0 kt e, ne 2 ε 0 T T = T ) n e k N N = 4 3 πλ3 n N 1 ω τ ωτ > 1, T n

[ (4ε0 ) ( )] 2e V 3/2 3/2 d =, 9 m en v V d en v = j

Plazma Svazek Emisní povrch Přechodová oblast (Presheath region) j j

Ion trajectories Extraction electrode Ion beam Equipotentials Ion creation region Plasma sheath is zero equipotial Ions with ramdom velocities Ion beam Extraction electrode Plasma Equipotentials V 2 < 0 V 2 > 0 V 1 V 2

V 1 V 2 V 1 V S S V 1 < V 2 1 f 3 8d ( ) V2 V 2 1, d V 2 V 1 V 1 V 2 R d V 1 d V 1 V 1

V = ϱ ε 0. ϱ ε 0 P P = I V, 3/2

I V P 10 8 A/V 3/2 P >10 7 A/V 3/2 z E 1/r E r = V r, r R I = 38,5 10 6 V 3/2 0 ( ) 2 R0, L R 0 L

δ δ = C α 3 4, C f C = K f, K α α α V h α = V h α, V V h h C

V δ = C α, V C C = K f, K f δ

V/V δ δ = C α, C e α δ = 0,61λ α, V M δ = δ 2 + δ 2 + δ, 2 δ δ δ δ C f

500 ev 10 kev 0,11 ev ev DECELERATOR VELOCITY FILTER ION SOURCE RECEPTABLE VERTICAL DEFLECTION PLATES GAS INPUT SOLID CHARGE INPUT ACCELERATION AND FOCUSING SYSTEM HEAT SINK PLUG-IN SOURCE

0,5 mm 16 V 20 A 0,4 mm 12 A CAP SNAP RING PN-129 GAS INLET PN-130 CONTACT PIN PN-128 FILAMENT ANODE PN-113 CAP PN-111 INSERT RING PN-112 ANODE SNAP RING PN-114 CONTACT WIRE PN-127 CHAMBER PN-110 0 150 V P = 100 W R = 100 Ω 2,95 kg

0 10 kv

d = 0,3 mm

0,4 mm 0,4 mm Přívod proudu na vlákno Výbojová komora Trubička přivádějící plyn 26 mm 50,5 mm 3,3 mm 1,1 mm

50 W 100 Ω 50 W 100 W 100 Ω 400 ma 20 ma 50 W 100 Ω 50 50 70 mm 50 W BCl 3 NH 3 B(NH 2 ) 3 750 C ϱ = 3,45 g cm 3 t = 2 980 C 12 A

d = 60 mm d = 37mm 5 mm

t = 232 C Ag 72 Cu 72 % 28 % Mn Zn C 780 C λ = 300 W m 1 K 1 ϱ Ag72 Cu 10 600 kg m 3 c = 280 W kg 1 K 1 λ = 395 W m 1 K 1 6 mm

F e = qe = q( V ), E q V α

Al 2 O 3 Al 2 O 3 Cr 2 O 3 99 2 300 2 300 2 600 2 100 2 100 2 500 430 430 400 400 700 400 700 400 10 6 /K 5,4 5,4 4,0 36 36 100 10% H 2 O 2 35% HCl H 2 O 1 : 1 : 1 1,1 mm

3,2 mm 1,1 mm

160 50 6 mm 70 cm

d I

Ne I = Ne t, e Sběrná Repeller Sběrná Otvor v čelní elektrodě Čelní d I V E ev

0,5 mm d j = I S = 4I, πd 2 I d j x 300 ma

300 ma 0,1 A 40 ma 0,1 A 1 10 4 Pa 2 V 300 ma 99,999 9 % 500 V E = 500 ev U F e = qe = (U U )Ne, F e E e N U U U U E e = eu = e(v V ), V V E I I = 0 ma

U p n T p = nkt, k d = 6 mm 2,9 mm Al 2 O 3 d = 9,1 mm 5,8 mm d = 14,25 mm 12,25 mm

SiC l 1 = 7,4 mm l 2 = 17,8 mm 120 l 2 l 1 /mm /mm 2,9 7,4 3,9 7,4 1,9 7,4 2,9 17,8 2,9 5,8

Izolátor (vále ek) Svazek iontů Extrak ní elektroda Izolátor (vále ek) Svazek iontů Extrak ní elektroda Chladi Výbojová komora Chladi Výbojová komora Izolátor (vále ek) Svazek iontů Extrak ní elektroda Izolátor (vále ek) Svazek iontů Extrak ní elektroda Chladi Výbojová komora Chladi Výbojová komora Izolátor Svazek iontů Extrak ní elektroda Chladi Výbojová komora

700 V 700 V 1300 V

U = 130 V U = 60 V U = 130 V

100 ma 200 ma 300 ma 400 ma 100 ma 200 ma I = 200 ma

U l 1 = 7,4 mm I = 300 ma U = 120 V p = 8 10 4 Pa 1 500 V j U

700 V 200 V 1000 V 1300 V 2000 V

U l 1 = 7,4 mm I = 300 ma U d = 1 500 V p = 8 10 4 Pa U 60 V 150 V j U

U 120 V 150 V 100 V 100 V

I l 1 = 7,4 mm U = 120 V U = 1 500 V p = 8 10 4 Pa 100 400 ma 100 ma j U

100 ma 200 ma 200 ma 300 ma 300 ma

p = 8 10 4 Pa d = 0,3 mm 2,9 mm l 1 5,8 mm U = 2000 V U = 120 V I = 430 ma 10 2 Pa 10 4 Pa

320 mm 300 mm 2/3 E = 500 ev U = 333 V j U 2/3 U = 333 V U = 1500 V U = 120 V I = 300 ma p = 8 10 4 Pa U V 2 200 V 333 V 2/3 V

400 V 450 V U = 471 V

l 2 I 100 200 ma U 60 V 80 V 2,9 mm 3 3,9 mm

60 80 100 V 120 V 200 ma 300 ma 400 ma 300 ma I x = 0 x = 0 j r 1 r 2 x = 0 x v = j i j i+1 n n I = I i = i=1 i=1 π(j i j i+1 ) (ri 2 + r i r i+1 + r 2 3 i+1). j j = 0 2,9 mm 7,2 μa

6,5 μa 7 μa 500 ev U = 471 V

j ev kev 2,9 mm 3,9 mm 1500 V 300 ma 120 V 8 10 4 Pa 7,8 μa

7,2 μa 7,1 μa 2,9 mm 1000 V 7 μa