Vývoj a testování širokosvazkového iontového zdroje

Abstract

Cieľom tejto bakalárskej práce je navrhnúť širokozväzkový iónový zdroj vhodný na in- tegráciu do komory rastrovacieho elektronového mikroskopu (SEM). Práca sa zameriava na analýzu a optimalizáciu parametrov zdroja pomocou špecializovaného simulačného softvéru. Na základe výsledkov simulácií bude vyhotovený prototyp, ktorý následne pre- verím z hľadiska stability, prúdovej hustoty a homogenity iónového zväzku. Očakáva sa, že optimalizovaný zdroj rozšíri možnosti SEM, najmä o in-situ čistenie vzoriek priamo v komore. Zdroj vyvíjam predovšetkým na úpravy povrchov v elektrónovom mikroskope, najmä na odstraňovanie tenkých kontaminačných vrstiev. Z tohto dôvodu bolo nutné zvoliť široký zväzok s nízkou prúdovou hustotou, aby nedošlo k poškodeniu samotnej vzorky. Ako najvhodnejšie riešenie sa ukázal iónový zdroj typu ALIS pracujúci v režime s nízkym výbojovým prúdom a vysokým výbojovým napätím, ktorý generuje malé množstvo iónov, avšak s vysokou kinetickou energiou.The aim of this bachelor’s thesis is to design a broad-beam ion source that can be in- tegrated into the chamber of a scanning electron microscope (SEM). The work focuses on analysing and optimising the source parameters using dedicated simulation software. Based on the simulation results, a prototype will be fabricated and subsequently tested for beam stability, current density and homogeneity. The optimised source is expected to extend the capabilities of the SEM—most notably by enabling in-situ cleaning of samples directly inside the chamber. The ion source is being developed specifically for surface modifications within the electron microscope, primarily for removing thin contamination layers. To avoid dama- ging sensitive specimens, a broad beam with low current density is required. The chosen solution is an ALIS-type ion source operated in a regime of low discharge current and high discharge voltage, which produces a modest ion flux while delivering high kinetic energy.