EP0480518A1 - Source d'électrons présentant un dispositif de rétention de matières - Google Patents

Source d'électrons présentant un dispositif de rétention de matières Download PDF

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EP0480518A1
EP0480518A1 EP91202587A EP91202587A EP0480518A1 EP 0480518 A1 EP0480518 A1 EP 0480518A1 EP 91202587 A EP91202587 A EP 91202587A EP 91202587 A EP91202587 A EP 91202587A EP 0480518 A1 EP0480518 A1 EP 0480518A1
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EP
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extraction
electron source
downstream
source according
electron
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EP91202587A
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Inventor
Henri Bernardet
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SODERN SA
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
SODERN SA
Philips Gloeilampenfabrieken NV
Koninklijke Philips Electronics NV
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J3/00—Details of electron-optical or ion-optical arrangements common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
    • H01J3/02—Electron guns
    • H01J3/025—Electron guns using a discharge in a gas or a vapour as electron source

Definitions

  • the present invention relates to a vacuum arc electron source comprising a plasma source having an anode and a cathode arranged opposite so as to form a plasma following the application of a potential difference. between the anode and the cathode, an electron extraction device and a material retention device located between the extraction device and the plasma source.
  • the retention device is constituted by an ion control grid (ICG) which is arranged within the plasma and at the same electrical potential as the plasma source, and the extraction device comprises an extraction cathode K constituted by a grid polarized positively with respect to the plasma source as well as an electron collecting anode A.
  • ICG ion control grid
  • the function of the ICG ion control grid is to separate the ions from the electrons in the ICG grid - K cathode space, the electrons being extracted or not depending on the space charge in the extraction interval between the cathode K and anode A.
  • Such a structure requires pulsed operation of the plasma source and in particular an operating condition is that the pulse length of the plasma must not be too large compared to the pulse length sought by the electrons to avoid charging. electrically grid and lead to breakdowns.
  • the basic idea of the invention is to optically and electrically decouple the plasma from the extraction zone in order to avoid the aforementioned drawbacks.
  • the electron source according to the invention is for this purpose characterized in that the material retention device comprises, in the direction of extraction of the electrons, an upstream baffle and an downstream baffle electrically conductive and having staggered openings, so that, when the baffles are brought to a given potential, the plasma does not extend downstream of the downstream baffle.
  • At least one opening can be a slit transverse to the direction of extraction of the electrons.
  • At least one baffle may have around at least one opening, a folded edge on the side of the plasma source. This improves the retention of plasma ions, as well as neutrals and micro-particles emitted simultaneously by the vacuum arc.
  • the upstream baffle and the downstream baffle have said folded edges, aligned in the direction of extraction of the electrons.
  • the width of the openings can be greater than or equal to the interval between the openings.
  • the distance between the baffles can be at least equal to the width of the openings and the interval between the openings.
  • the quantity of electrons extracted indeed increases with the relative width of the openings compared to their interval, as well as with the distance between the baffles.
  • an upstream extraction electrode and a substantially parallel downstream extraction electrode which are preferably spaced a distance at least equal to the pitch of said baffles.
  • At least one extraction electrode can advantageously be arranged in the passage located downstream of the openings of the downstream baffle in the direction of extraction of the electrons. This improves the extraction yield at equal potential.
  • an electron source comprises an ion source comprising at least a cathode 1 and an anode 2 (diode type) and possibly a trigger 3 (triode type) or else a secondary arc as in French patent 8708196 filed on June 12, 1987 by the Applicant and issued on November 24, 1989 under the number FR 2616587 (tetrode type).
  • diode type the anode 2 and the cathode 1 are very close to one another and the initiation of the plasma arc P is simply obtained by applying a sufficient anode voltage.
  • the trigger 3 whose position, shape and mode of supply allow the ignition of a cathode spot at the origin of the main arc P, is close to the cathode 1 while the anode 2 is far from it.
  • the main plasma arc P is initiated by injection of a plasma from a secondary arc of short duration compared to the main arc P and dissipating a very low energy opposite the main arc P.
  • these plasma sources can be produced in the form of thin layers deposited on insulators, generally allowing large instantaneous and more reproducible emissions, but with a reduced number of operating shots.
  • the electrons are extracted from the plasma P by an EE electron extraction device (for example a grid), the direction of extraction (arrow F) being perpendicular to said EE extraction device.
  • a focusing and acceleration device FA directs the electrons towards a target A.
  • Fig. 2 illustrates the device described in the publication by S. HUMPHRIES and collaborators, and according to which an ion control grid (ICG) is placed in the plasma P and at the same potential as the latter.
  • An extraction cathode K acting as an extraction grid being positively polarized with respect to the grid (ICG) the potential difference thus created prevents the ions from entering the extraction space, that is to say say the space between cathode K and a target anode A.
  • the electrons are prevented from crossing the AK extraction space.
  • a condition on the density of extracted current is that the width of the space in which the separation between the ions and the electrons takes place is substantially equal to or greater than half the width of the openings of the extraction grid K.
  • Another condition is that the length of the pulses producing the plasma cannot be much greater than the length of pulse designated for the electrons, this to avoid electrically charging the extraction grid K and to reduce the probability of breakdown.
  • a plasma pulse can only correspond to one single electron extraction.
  • the cathode (or anode) plasma is optically isolated by two baffles 10 and 20, comprising, in the direction of electron extraction (arrow F) an upstream baffle 10, and a downstream baffle 20 , brought to ground or anode potential (for a cathode plasma), and provided with openings respectively 16 and 26 staggered with respect to each other.
  • the two baffles 10 and 20 are constituted by a single member with two baffle functions (upstream and downstream) or by two mechanically separate members but electrically connected together so that they are always brought to the same potential.
  • the plasma in the absence of any extraction voltage, is intercepted by the baffles and cannot penetrate downstream of the downstream baffle 20. In the case of FIG.
  • the ICG grid is arranged within the plasma P, which always extends downstream thereof until it comes close to the extraction cathode K.
  • the plasma P is stopped by the baffles and cannot extend downstream of these.
  • the extraction electrode 30 is, whatever the operating conditions, free from any pollution by the plasma P which can therefore be maintained continuously for the entire time necessary for obtaining the desired number of electron extracts .
  • such a cabinet structure with at least two levels also allows the interception of micro-projections emitted by the cathode 1.
  • FIG. 3b shows the lines of equipotential between the surfaces 12 of separation which delimit the contour of the plasma and according to which the electrons are extracted. These surfaces 12 are a function of the extraction voltage and the density, in electrical charges, of the plasma emitted. The surfaces 12 are located between the two baffles 10 and 20, in a general direction perpendicular to these and substantially from one edge to the other of the openings 16 and 26.
  • the equipotentials (22 to 25) evolve between a shape ( 22) having a first part parallel to the baffle 20 and a second part clearly re-entering the inter-baffle space outside the plasma P, a shape (23) more downstream of the baffles and also with two parts, the second being less re-entrant in the inter-cabinet space, a shape (24) even further downstream and which is practically planar, which makes it possible to direct the electrons essentially along the direction of extraction F (they were in fact extracted essentially perpendicular to this direction ), and finally a substantially sinusoidal shape (25) in the vicinity of the extraction grid 30.
  • FIG. 3c shows a practically ideal shape (14) of the separation surface 12, with a very marked digging which clearly increases the extraction surface, and therefore the extraction yield.
  • the double baffle device makes it possible to easily design a geometry having an extraction surface greater than that of the prior art, that is to say on the surface of the extraction grid.
  • the retention of plasma and material in the baffles, and especially in the downstream baffle (20) is favored by the presence of folded edges 21 (and / or 11), of a distance respectively di (and / or d 2 ) upstream.
  • the parameters affecting the extraction are the spacing h between the baffles 10 and 20, the width l, of the gaps between openings of the upstream baffle 10, the width 1 2 of the openings 16 upstream of the baffle 10, provided that the downstream baffle 20 is the "negative" of the upstream cabinet 10.
  • the applied electric field is determining as for the quantity of electrons extracted.
  • Two extreme positions (30A: extraction electrodes not downstream of the edges of the openings; 30B: extraction electrodes in the center of the openings and the intervals between them) for identical polarizations correspond to the maximum extraction (30A) and minimum ( 30B), knowing that the interception by the extraction electrode is maximum in (30A).
  • the ideal maximum yield corresponds to: and to the form 14 of the plasma meniscus of FIG. 3c.
  • a large source is obtained by paralleling n plasma sources (massive or layered) distributed so as to ensure a homogeneous plasma density on the baffles 10 and 20 (or 10 'and 20 '). These sources are supplied either individually from a source (-HT) through a resistor R for each (fig. 7), or collectively through a single resistor R / n (fig. 8).
  • two extraction grids are used, referenced 30 and 31, located one behind the other.
  • the second extraction grid 31 at the same potential as the first, screens the accelerating voltages of the electrons and allows their free transit over a distance D greater than the pitch (Il + 1 2 ) of the extraction baffles . This allows an overlap between the beams extracted from contiguous openings 26 of the downstream baffle 20 and attenuates the density distortions.
  • the upstream extraction grid is located near the downstream baffle 20, while according to FIG. 10, she is removed from it.
  • a grid reducing the energy of the electrons is present (reference 40) downstream of the extraction grid (s) (30, 31).
  • the grid 40 is brought to a potential lower than that of the extraction grid (s) (30, 31).
  • the grid 40 is associated with the two extraction grids 30 and 31, hence optimization of both the extraction and the energy of electrons.
  • the potential of the gate 40 can be adjusted between the voltage of the extraction device (30, 31) and the bias voltage of the baffles (10, 20).

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  • Electron Sources, Ion Sources (AREA)

Abstract

La présente invention concerne une source d'électrons à arc sous vide comportant une source de plasma présentant une anode et une cathode disposées en vis-à-vis de manière à former un plasma (P) à la suite de l'application d'une différence de potentiel appropriée entre l'anode et la cathode, un dispositif (30) d'extraction des électrons et un dispositif de rétention de matières situé entre le dispositif d'extraction et la source de plasma. Selon l'invention, le dispositif de rétention de matières comporte, dans le sens (F) d'extraction des électrons, au moins un baffle amont (10) et un baffle aval (20) électriquement conducteurs et présentant des ouvertures (16, 26) en quinconce, de telle sorte que, lorsque les baffles (10, 20) sont portés à un potentiel donné, le plasma (P) ne s'étende pas en aval du baffle aval (20). <IMAGE>

Description

  • La présente invention concerne une source d'électrons à arc sous vide comportant une source de plasma présentant une anode et une cathode disposées en vis-à-vis de manière à former un plasma à la suite de l'application d'une différence de potentiel appropriée entre l'anode et la cathode, un dispositif d'extraction des électrons et un dispositif de rétention de matières situé entre le dispositif d'extraction et la source de plasma.
  • Une telle source d'électrons est connue de l'article "Grid-controlled plasma cathodes" de S. HUMPRIES et collaborateurs dans le "Journal of Applied Physics" vol. n° 3 (Février 1985) p. 700-713.
  • Selon cette antériorité, le dispositif de rétention est constitué par une grille contrôleuse d'ions (ICG) qui est disposée au sein du plasma et au même potentiel électrique que la source de plasma, et le dispositif d'extraction comporte une cathode d'extraction K constituée par une grille polarisée positivement par rapport à la source de plasma ainsi qu'une anode A collectrice d'électrons. La grille contrôleuse d'ions ICG a pour fonction de séparer les ions des électrons dans l'espace grille ICG - cathode K, les électrons étant extraits ou non en fonction de la charge d'espace dans l'intervalle d'extraction située entre la cathode K et l'anode A.
  • Une telle structure nécessite un fonctionnement pulsé de la source de plasma et en particulier une condition de fonctionnement est que la longueur d'impulsion du plasma ne doit pas être trop grande par rapport à la longueur d'impulsion recherchée par les électrons pour éviter de charger électriquement la grille et de conduire à des claquages.
  • L'idée de base de l'invention est de découpler optiquement et électriquement le plasma de la zone d'extraction afin d'éviter les inconvénients précités.
  • La source d'électrons selon l'invention est dans ce but caractérisée en ce que le dispositif de rétention de matières comporte, dans le sens d'extraction des électrons, un baffle amont et un baffle aval électriquement conducteurs et présentant des ouvertures en quinconce, de telle sorte que, lorsque les baffles sont portés à un potentiel donné, le plasma ne s'étende pas en aval du baffle aval. On obtient ainsi, une rétention efficace des matières, à savoir des ions, neutralisés ou non, ainsi que des neutres et des micro-particules émis simultanément.
  • Au moins une ouverture peut être une fente transversale par rapport au sens d'extraction des électrons.
  • Au moins un baffle peut comporter autour d'au moins une ouverture, un bord replié du coté de la source de plasma. Ceci permet d'améliorer la rétention des ions du plasma, ainsi que des neutres et des micro-particules émis simultanément par l'arc sous vide. Selon un mode préféré de réalisation du dispositif de rétention de matières, le baffle amont et le baffle aval comportent desdits bords repliés, alignés dans le sens d'extraction des électrons.
  • La largeur des ouvertures peut être supérieure ou égale à l'intervalle entre les ouvertures. La distance entre les baffles peut être au moins égale à la largeur des ouvertures et à l'intervalle entre les ouvertures. La quantité d'électrons extraits croît en effet avec la largeur relative des ouvertures par rapport à leur intervalle, ainsi qu'avec la distance entre les baffles.
  • Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux en ce qui concerne l'homogénéité du faisceau d'électrons, sont prévues, dans le sens d'extraction des électrons, une électrode d'extraction amont et une électrode d'extraction aval sensiblement parallèles, lesquelles sont de préférence espacées d'une distance au moins égale au pas desdits baffles.
  • Au moins une électrode d'extraction peut avantageusement être disposée dans le passage situé en aval des ouvertures du baffle aval dans le sens d'extraction des électrons. On améliore ainsi le rendement d'extraction à potentiel égal.
  • Les précédentes structures d'extraction conduisent à des émissions d'électrons à une énergie (exprimée en eV) proche de la tension d'extraction tout en lui restant inférieure. Pour réduire cette énergie initiale et obtenir une meilleure maîtrise du faisceau, il est avantageux de prévoir une électrode réductrice d'énergie des électrons disposée en aval du dispositif d'extraction dans le sens d'extraction des électrons, une telle réduction pouvant être alors obtenue en portant ladite électrode à un potentiel électrique inférieur à celui du dispositif d'extraction.
  • L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif, en liaison avec les dessins qui représentent :
    • - la figure 1, une source d'électrons selon l'art antérieur (état général de la technique), la figure 2 correspondant à l'article de HUMPRIES et al. précité
    • - la figure 3a à 3c, une source d'électrons selon un mode de réalisation de l'invention, la figure 3b étant un détail de la fig. 3a montrant les lignes de champ, et la fig. 3c un détail de la fig. 3a en vue de préciser les dimensions.
    • - la fig. 4 des diagrammes de courant et de tension en vue de l'extraction des électrons.
    • - la fig. 5, 6a, 6b et 6c des modes de réalisation des ouvertures des baffles selon l'invention, les figures 6b et 6c représentant respectivement en vue de dessus et en coupe XX' un dispositif à symétrie cylindrique de révolution.
    • - la fig. 7 et 8 des modes de connexion de source de plasma en parallèle en vue d'obtenir une émission d'électrons de grande section.
    • - et les fig. 9 à 12 quatre variantes de l'invention présentant une extraction améliorée, la fig. 12 correspondant à un mode de réalisation préféré.
  • Selon la figure 1, une source d'électrons comporte une source d'ions comportant au moins une cathode 1 et une anode 2 (type diode) et éventuellement une gâchette 3 (type triode) ou bien un arc secondaire comme dans le brevet français 8708196 déposé le 12 juin 1987 par la Demanderesse et délivré le 24 novembre 1989 sous le numéro FR 2616587 (type tétrode). Pour le type diode, l'anode 2 et la cathode 1 sont très proches d'une de l'autre et l'initiation de l'arc de plasma P est simplement obtenue par application d'une tension anodique suffisante. Pour le type triode, la gâchette 3, dont la position, la forme et le mode d'alimentation permettent l'amorçage d'un spot cathodique à l'origine de l'arc principal P, est proche de la cathode 1 alors que l'anode 2 en est éloignée. Pour le type tétrode, l'arc principal de plasma P est initié par injection d'un plasma provenant d'un arc secondaire de faible durée par rapport à l'arc principal P et dissipant une très faible énergie en regard de l'arc principal P.
  • De même, ces sources de plasma peuvent être réalisées sous forme de couches minces déposées sur des isolants, permettant en général des émissions instantanées importantes et plus reproductibles, mais avec un nombre de tirs de fonctionnement réduit.
  • Les matériaux cathodiques utilisés sont dans le principe indifférents ; leur choix est un compromis entre :
    • - l'énergie nécessaire pour l'obtention d'un arc stable (influence du courant électronique recherché)
    • - la dissipation thermique des électrodes, en particulier de la cathode, et les problèmes de refroidissement,
    • - le temps d'établissement de l'arc et la vitesse de projection du plasma (influence des températures de fusion des matériaux),
    • - l'aptitude à un traitement chimique ultérieur de nettoyage de la source,
    • - leur pureté, sous l'aspect désorption à chaud de gaz susceptible de perturber la qualité du vide.
  • Les électrons sont extraits du plasma P par un dispositif d'extraction d'électrons EE (par exemple une grille), le sens d'extraction (flèche F) étant perpendiculaire audit dispositif d'extraction EE. En tant que de besoin, un dispositif FA de focalisation et d'accélération dirige les électrons vers une cible A.
  • La fig. 2 illustre le dispositif décrit dans la publication de S. HUMPHRIES et collaborateurs, et selon lequel une grille de contrôle des ions (ICG), est disposée dans le plasma P et au même potentiel que celui-ci. Une cathode d'extraction K faisant fonction de grille d'extraction étant polarisée positivement par rapport à la grille (ICG), la différence de potentiel ainsi créée empêche les ions de pénétrer dans l'espace d'extraction, c'est-à-dire l'espace situé entre la cathode K et une anode cible A. En l'absence d'un potentiel d'extraction, les électrons sont empêchés de franchir l'espace d'extraction A-K. Une condition sur la densité de courant extrait est que la largeur de l'espace dans lequel intervient la séparation entre les ions et les électrons est sensiblement égale ou supérieure à la moitié de la largeur des ouvertures de la grille d'extraction K. Une autre condition est que la longueur des impulsions produisant le plasma ne peut être très supérieure à la longueur d'impulsion désignée pour les électrons, ce pour éviter de charger électriquement la grille d'extraction K et pour réduire la probabilité de claquage. En d'autres termes, à une impulsion de plasma ne peut correspondre qu'une seule extraction d'électrons.
  • Selon les figures 3a à 3c et 5, le plasma cathodique (ou anodique) est isolé optiquement par deux baffles 10 et 20, comportant, dans le sens d'extraction des électrons (flêche F) un baffle amont 10, et un baffle aval 20, portés à la masse ou potentiel d'anode (pour un plasma cathodique), et pourvu d'ouvertures respectivement 16 et 26 en quinconce les unes par rapport aux autres. En pratique, les deux baffles 10 et 20 sont constitués par un organe unique à deux fonctions de baffle (amont et aval) ou par deux organes mécaniquement séparés mais reliés électriquement entre eux de façon qu'ils soient toujours portés au même potentiel. Le plasma, en l'absence de toute tension d'extraction, est intercepté par les baffles et ne peut pénétrer en aval du baffle aval 20. Dans le cas de la figure 2 (art antérieur), la grille ICG est disposée au sein du plasma P, qui s'étend toujours en aval de celle-ci jusqu'à parvenir à proximité de la cathode d'extraction K. Au contraire, dans le cas de l'invention, le plasma P est arrêté par les baffles et ne peut s'étendre en aval de ceux-ci. L'électrode d'extraction 30 est, quelles que soient les conditions de fonctionnement, dégagée de toute pollution par le plasma P qui peut donc être maintenu en continu pendant toute la durée nécessaire à l'obtension du nombre désiré d'extractions d'électrons. En outre, une telle structure de baffle à au moins deux niveaux permet également l'interception des micro-projections émises par la cathode 1. La figure 4 montre, en a le profil du courant larc de la source de plasma, en b le potentiel d'extraction (plusieurs impulsions, pour un seul allumage du plasma), et en c le courant lext des électrons extraits. Pour une tension d'extraction Vext (de quelques kV) à profil en plateaux plats, le courant lext. présente, de manière classique, des plateaux à pente négative.
  • La figure 3b montre les lignes d'équipotentielles entre les surfaces 12 de séparation qui délimitent le contour du plasma et selon lesquelles les électrons sont extraits. Ces surfaces 12 sont fonction de la tension d'extraction et de la densité, en charges électriques, du plasma émis. Les surfaces 12 sont situées entre les deux baffles 10 et 20, selon une direction générale perpendiculaire à ceux-ci et sensiblement d'un bord à l'autre des ouvertures 16 et 26. Les équipotentielles (22 à 25) évoluent entre une forme (22) présentant une première partie parallèle au baffle 20 et une deuxième partie nettement rentrante dans l'espace inter-baffles en dehors du plasma P, une forme (23) plus en aval des baffles et également à deux parties, la deuxième étant moins rentrante dans l'espace inter-baffles, une forme (24) encore plus en aval et qui est pratiquement plane, ce qui permet de diriger les électrons essentiellement selon la direction d'extraction F (ils ont été en effet extraits essentiellement perpendiculairement à cette direction), et enfin une forme (25) sensiblement sinusoïdale au voisinage de la grille d'extraction 30.
  • La figure 3c montre une forme (14) pratiquement idéale de la surface de séparation 12, avec un creusement très marqué ce qui augmente nettement la surface d'extraction, et donc le rendement d'extraction. Il est à noter que le dispositif à double baffle permet de concevoir facilement une géométrie présentant une surface d'extraction supérieure à celle de l'art antérieur, c'est-à-dire à la surface de la grille d'extraction. D'autre part, la retenue du plasma et de matière dans les baffles, et surtout dans le baffle aval (20) est favorisée par la présence de bords repliés 21 (et/ou 11), d'une distance respectivement di (et/ou d2) vers l'amont.
  • Les paramètres influant sur l'extraction sont l'écartement h entre les baffles 10 et 20, la largeur I, des intervalles entre ouvertures du baffle amont 10, la largeur 12 des ouvertures 16 du baffle amont 10, étant entendu que le baffle aval 20 est le "négatif" du baffle amont 10.
  • La quantité d'électrons extraits croît :
    • - dans le même sens que h
    • - inversement à l'évolution de 12 et de I, c'est'à-dire avec le nombre de cellules.
  • Par ailleurs, le champ électrique appliqué est déterminant quant à la quantité d'électrons extraits. Deux positions extrêmes (30A : électrodes d'extraction non en aval des bords des ouvertures ; 30B : électrodes d'extraction au centre des ouvertures et des intervalles entre elles) pour des polarisations identiques correspondent au maximum d'extraction (30A) et minimum (30B), sachant que l'interception par l'électrode d'extraction est maximale en (30A).
  • Le rendement maximal idéal correspond à :
    Figure imgb0001
    et à la forme 14 de ménisque de plasma de la figure 3c.
  • Les structures de configuration préférées des baffles découlent de ces considérations :
    • - structures linéaires avec Il < 12 et h > 12 avec les électrodes d'extraction constituées par des fils (ou barres) proches de l'alignement des bords relevés (11 et 21 ) des baffles 10 et 20, et légèrement masquées par le baffle 20 (figures 3a et 3b).
    • - structures à ouvertures circulaires (16', 26') (fig. 6a), pour des faisceaux cylindriques (de révolution ou non) et plus particulièrement lorsque l'homogénéité doit présenter une symétrie axiale (figures 6b et 6c) : aux figures 6b et 6c, les baffles amont 10 et aval 20 deviennent des anneaux à bords relevés 10' et 20', reliés entre eux sur des rayons pour assurer le maintien mécanique (à la figure 6b, les anneaux 16' sont représentés en pointillés).
  • Pour deux anneaux (baffles 10' et 20') de rang i et i-1, on aura :
    Figure imgb0002
  • Selon les figures 7 et 8, une source de grande dimension est obtenue en mettant en parallèle n sources de plasma (massives ou en couches) réparties de façon à assurer une densité homogène de plasma sur les baffles 10 et 20 (ou 10' et 20'). Ces sources sont alimentées soit individuellement à partir d'une source (-HT) à travers une résistance R pour chacune (fig.7), soit collectivement à travers une seule résistance R/n (fig.8).
  • Selon les figures 9 et 10, on met en oeuvre deux grilles d'extraction, référencées 30 et 31, situées l'une derrière l'autre. La deuxième grille d'extraction 31, au même potentiel que la première fait écran aux tensions d'accélération des électrons et permet un transit libre de ceux-ci sur une distance D supérieure au pas (Il + 12) des baffles d'extraction. Ceci permet un chevauchement entre les faisceaux extraits d'ouvertures 26 contigues du baffle aval 20 et atténue les distortions de densité. Selon la figure 9, la grille d'extraction amont est située près du baffle aval 20, alors que selon la figure 10, elle en est écartée.
  • Selon les figures 11 et 12, une grille réductrice d'énergie des électrons est présente (référence 40) en aval de la ou des grilles d'extraction (30, 31). La grille 40 est portée à un potentiel inférieur à celui de la ou des grilles d'extraction (30, 31). A la figure 11, seule est présente la grille d'extraction 30. A la figure 12, la grille 40 est associée aux deux grilles d'extraction 30 et 31, d'où optimisation à la fois de l'extraction et de l'énergie des électrons. Le potentiel de la grille 40 peut être ajusté entre la tension du dispositif d'extraction (30, 31) et la tension de polarisation des baffles (10, 20).

Claims (14)

1. Source d'électrons à arc sous vide comportant une source de plasma présentant une anode et une cathode disposées en vis-à-vis de manière à former un plasma à la suite de l'application d'une différence de potentiel appropriée entre l'anode et la cathode, un dispositif d'extraction des électrons et un dispositif de rétention de matières situé entre le dispositif d'extraction et la source de plasma caractérisé en ce que le dispositif de rétention de matières comporte, dans le sens (F) d'extraction des électrons, au moins un baffle amont (10) et un baffle aval (20) électriquement conducteurs et présentant des ouvertures (16, 26) en quinconce, de telle sorte que, lorsque les baffles (10, 20) sont portés à un potentiel donné, le plasma ne s'étende pas en aval du baffle aval (20).
2. Source d'électrons selon la revendication 1 caractérisée en ce qu'au moins une ouverture (16, 26) est une fente transversale par rapport au sens d'extraction des électrons.
3. Source d'électrons selon une des revendications 1 ou 2 caractérisée en ce qu'au moins un baffle (10, 20) comporte autour d'un au moins une ouverture (16, 26), un bord (11, 21) replié du côté de la source de plasma.
4. Source d'électrons selon la revendication 3 caractérisée en ce que le baffle amont (10) et le baffle aval (20)comportent desdits bords repliés (11, 21), alignés dans le sens (F) d'extraction des électrons.
5. Source d'électrons selon une des revendications précédentes caractérisée en ce que la largeur des ouvertures (26) du baffle aval (20)-est supérieure ou égale à l'intervalle entre les ouvertures (26).
6. Source d'électrons selon une des revendications précédentes caractérisée en ce que la distance (h) entre les baffles est au moins égale à la largeur des ouvertures et à l'intervalle entre les ouvertures.
7. Source d'électrons selon une des revendications précédentes caractérisée en ce que le dispositif d'extraction comporte au moins une électrode d'extraction (30).
8. Source d'électrons selon la revendication 7 caractérisée en ce qu'au moins une électrode d'extraction (30) comporte des fils conducteurs parallèles.
9. Source d'électrons selon une des revendications 7 ou 8 caractérisée en ce qu'au moins une électrode d'extraction (30) comporte une grille conductrice.
10. Source d'électrons selon une des revendications 7 à 9 caractérisée en ce qu'elle comporte, dans le sens d'extraction des électrons, une électrode d'extraction amont (30) et une électrode d'extraction aval (31), sensiblement parallèles.
11. Source d'électrons selon la revendication 10 caractérisée en ce que les électrodes d'extraction amont (30) et aval (31) sont espacées entre elles d'une distance au moins égale au pas des ouvertures (16, 26) desdits baffles (10, 20).
12. Source d'électrons selon une des revendications 7 à 11 caractérisée en ce qu'au moins une électrode d'extraction est disposée dans le passage situé en aval des ouvertures (26) des baffles aval (20) dans le sens (F) d'extraction des électrons.
13. Source d'électrons selon une des revendications précédentes caractérisée en ce qu'elle comporte une électrode réductrice d'énergie des électrons (40), disposée en aval du dispositif d'extraction des électrons (30, 31), de manière à diminuer l'énergie des électrons extraits lorsqu'elle est portée à un potentiel électrique inférieur à celui du dispositif d'extraction (30, 31).
14. Source d'électrons selon la revendication 13 caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens pour ajuster le potentiel de la grille réductrice d'énergie (40) entre la tension du dispositif d'extraction et la tension de polarisation des baffles (10, 20).
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