عنوان پایان‌نامه
طراحی و ساخت یک لنز واحد برای مطالعه باریکه استخراج شده از یک چشمه پنینگ
- رشته تحصیلی
- فیزیک-هسته‌ای
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس علوم شماره ثبت: 5353;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 72755;کتابخانه پردیس علوم شماره ثبت: 5353;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 72755
- تاریخ دفاع
- ۲۱ بهمن ۱۳۹۴
- دانشجو
- حسن ارشادی صفی
- استاد راهنما
- مسعود مهجورشفیعی
- چکیده
- امروزه کاشت یون در شاخه‌های مختلفی از علوم همچون نانوتکنولوژی، بیوتکنولوژی و بسیاری از علوم دیگر مورد استفاده قرار می‌گیرد. یون‌های گازی یکی از متداول‌ترین موارد استفاده در صنایع گوناگون هستند. برای استفاده از یون‌های گازی در امر کاشت یون از روش‌های مختلفی استفاده می‌شود که باریکه یونی متمرکز یکی از این روش‌ها است. در این روش از چشمه‌های یونی برای تولید پلاسما و از شتابدهنده‌های مختلف جهت همگرا ساختن باریکه در ابعاد مختلف بهره‌برداری می‌شود. برای استفاده از روش باریکه یونی متمرکز می‌توان با استفاده از چشمه‌ی یونی پنینگ و تعدادی لنز الکترواستاتیکی مختلف باریکه یونی را تا ابعاد مورد نیاز همگرا کرد. در پایان‌نامه پیش‌رو با استفاده از چشمه‌ی یونی پنینگ و لنز واحد حفره‌ای و پروب مخروطی اقدام به استخراج باریکه‌ی یونی از چشمه‌ی یونی پنینگ گردید و در نهایت جریان حاصل از باریکه توسط دستگاه نمایه‌سنج اندازه‌گیری شد. سپس داده‌های حاصل از آزمایشگاه با استفاده از یک رابطه‌ی گوسی[1] توسط نرم‌افزارGNUPLOT برازش گردید و نتایج آن در جداول (پیوست آ) گردآوری شد. شرایط آزمایش با استفاده از نرم‌افزار 7SIMION شبیه‌سازی گردید و نتایج آن با نتایج حاصل از داده‌های آزمایشگاه تطبیق داده شد. در این شبیه‌سازی‌ها بار فضایی خاموش [2] در نظر گرفته شد و در مقایسه با همگراترین نقطه‌ی حاصل از آزمایشگاه برای هر دو گاز مورد استفاده در این پایان‌نامه، اختلاف پهنای داده‌های تجربی و شبیه‌سازی بدست آمد. درنهایت با استفاده از تطابق داده‌های تجربی و شبیه‌سازی، زاویه واگرایی 2 درجه و موضع نقطه‌ی مجازی ساطع کننده یون (کانون مجازی پرده‌ی مینیسکیوس)، برای هر دو گاز مورد استفاده در این پایان‌نامه بدست آمد. نتایج حاصل از اختلاف پهنای باریکه در داده‌های تجربی و شبیه‌سازی در این پایان‌نامه نشان می‌دهد که این اختلاف برای هر گاز تقریبا ثابت است. طبق محاسبات این اختلاف ناشی از ابیراهی نیست[3] بلکه فقط مربوط به بار فضایی است
- Abstract
- Today, ion beams have a large amount of applications in science and technology, namely in, nano-technology, biotechnology, physics. Bombardment of samples by gaseous ions like, hydrogen, helium and nitrogen is used to manipulate their gap. Argon could also be used to sputter the surface of materials. In addition, helium ion beams are one of few beams used in FIB. In FIB, extracted ions from an ion source are formed using a series of electrostatic and magnetic lenses to treat materials in nano-scales. In this thesis, we report on an experimental work performed using a Penning ion source and a conical extraction lens to extract the beam and a set of aperture Einzel lens to focus the beam on a beam profile-meter. The profile-meter data are read out using an electronic data acquisition system. A Gaussian formula [ ] is fitted to the experimental data using GNUPLOT software. The outputs of the fit are presentedin appendix A. The experiment is simulated by SIMION software.In the simulation, the space charge was not considered [ ]. In order to enter the space charge effect, a constant value was added to the beam width later. For both helium and argon gases used in the experiment simulations were performed for all settings of the lenses. Comparing the simulations with the experimental data revealed the initial divergent angle of the beam, degree and the position of a virtual point emitting ions. In addition, a rather constant difference was obtained between the width of the beam in simulation and the experiment. Calculations showed that could not be related to the aberration [ ]. As a result it was assumed that the difference has to do with the space charge effect which was not considered in the simulations[ ]. Keyword:Penning ion source, Focused ion beam.
