Ионизационный метод основан на ионизации потока

Ионизационный метод основан на ионизации потока пара наносимого вещества и последующем изменении ионного тока, пропорционального плотности потока, проходящего через объем датчика. Схемы конструкций ионизационных датчиков приведены на рис. 1.40.

 

Основными конструктивными элементами ионизационного датчика являются вольфрамовый накаливаемый термокатод 1, анод 2, выполненный в виде спирали, на которую подается положительный потенциал 150-200 В, и коллектор 3 в виде иглы, на которую подается отрицательный потенциал 20-50 В. Перечисленные электроды заключены в корпус 4, имеющий отверстия для прохода потока пара. Коллектор и анод могут быть также изготовлены из вольфрама и прогреваться до температуры, при которой еще не наблюдается эмиссия электронов (примерно до 900 0С). Это необходимо для предотвращения осаждения материала на электроды.

Величина ионного тока Ji определяется соотношением:

Ji = knJe ,                                                            (1.50)

где k – постоянная датчика; Je – электронный ток; n – концентрация потока осаждаемых частиц.

Толщина пленки с ионным током связана соотношением:

h =   .                                              (1.51)

Одной из проблем при реализации метода является выделение фонового ионного тока, возникающего за счет ионизации молекул и атомов остаточных газов, находящихся в вакуумном объеме. Эта проблема решается двумя методами:

1.      Модуляция потока пара механической заслонкой (рис. 1.40, а).

2.      Использование сдвоенного датчика (рис. 1.40, б): один ведет измерения в потоке осаждаемого материала, а другой находится вне потока, причем с помощью дополнительных электродов ведется модуляция ионизирующего электронного тока эмиссии.

При втором варианте на модулирующие электроды 6 подается переменное напряжение, имеющие разные фазы, возбуждающее колебание ионных токов на коллекторах. Это делает прибор нечувствительным к заряженным частицам в паре, рентгеновскому излучению и утечкам тока. При соединении коллекторов между собой, получим амплитуду переменной составляющей общего тока, равной разности амплитуд токов, возникающих на каждом из коллекторов, которая будет пропорциональна скорости осаждения материала.

Погрешность метода не превышает ± 5 %. Отечественные приборы с механической модуляцией потока имеют марку ИСТИ (измеритель скорости и толщины ионизационный), а на основе разностного метода (двойной датчик) – КСТ. Диапазон измеряемых скоростей от 0,5 до 30 нм/с.

Достоинствами ионизационного метода являются:

1              универсальность;

2              безинерционность;

3              широкий диапазон измерения.

Для метода характерны следующие недостатки:

1              необходимость градуировки для различных материалов из-за различных потенциалов ионизации;

2              уменьшение чувствительности прибора из-за токов утечки при запылении электродов (изоляторов);

3              датчик работает при низких давлениях (≤10-2 Па);

4              чувствительность к потокам заряженных частиц (сложность использования при электронно-лучевом испарении и плазменном распылении).

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector