ऋणात्मक आयन पुंज सुविधाएं

ऋणात्मक आयन इम्प्लांटर बीम सुविधा (NIIBF)

अंतर-विश्वविद्यालय त्वरक केंद्र में आयन इम्प्लांटर त्वरक सुविधा विविध निम्न ऊर्जा, 30 से 200 किलो इलेक्ट्रॉन वॉल्ट और वर्तमान तीव्रता, कुछ nA से कुछ μA के साथ अत्यधिक स्थिर, मिश्रित ऋणात्मक और एकल आवेशित आयन किरणों की विविधता प्रदान करती है। यह सुविधा सामग्री संश्लेषण, उपकरण निर्माण और सामग्री संशोधन जैसे नाभिकीय ऊर्जा क्षति व्यवस्था में आयन-ठोस अंतःक्रिया के माध्यम से सामग्री विज्ञान में अनुसंधान करने के लिए एक उत्कृष्ट उपकरण बनाती है। इस सुविधा की विशेषताएं निम्न प्रकार हैं।

• कक्ष का तापमान, उच्च निर्वात (5x 10-6 Torr) प्रत्यारोपण
• उपलब्ध न्यूनतम किरण-पुंज बिन्दु का आकार 5mmX 5mm होता है (विभिन्न ऊर्जाओं और आयन प्रजातियों के साथ परिवर्तनीय)
• इम्प्लांटेशन के वेफर पर किरण-पुंज संयोग कोण पर नियंत्रण
• सावधानीपूर्वक मास्किंग द्वारा सटीक क्षेत्र डोपिंग
• इसकी आयन ऊर्जा द्वारा पूर्वनिर्धारित सटीक डोपेंट गहराई रूपरेखा
• प्रदूषण रहित संदूषक
• ऑक्सीजन और हाइड्रोजन जैसी अन्य अशुद्धियों से मुक्त प्रत्यारोपण संभव है।

त्वरक उपकरण में अनिवार्य रूप से एक आयन स्रोत, एक त्वरित स्तंभ, द्रव्यमान विश्लेषक और एक लक्ष्य कक्ष होता है, जिसमें आयन एक लक्ष्य पर प्रभाव डालते हैं। इस सुविधा का डिजाइन और विकास अंतर-विश्वविद्यालय त्वरक केंद्र में प्रयोगशाला में विकसित किए गए हाई वोल्टेज प्लेटफॉर्म, इलेक्ट्रोस्टैटिक क्वाड्रुपोल ट्रिपलेट्स लेंस, इलेक्ट्रोस्टैटिक क्वाड्रुपोल स्टीयर और हाई वैक्यूम एक्सपेरिमेंटल चैंबर्स जैसे कई किरण-पुंज रैखिक घटकों के साथ स्वदेशी रूप से किया गया है ।

आयन स्रोत और बीम परिवहन

ऋणात्मक आयन उत्पन्न करने के लिए उपयोग में लाया जाने वाला आयन स्रोत MC-SNICS है। स्रोत और इसके इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों को एक उच्च वोल्टेज प्लेटफॉर्म (200 किलोवॉट) पर रखा जाता है और उन्हें ऑप्टिकल फाइबर संचार के माध्यम से नियंत्रित किया जाता है। आयन स्रोत कैथोड सामग्री के ऋणात्मक आयन किरण का उत्पादन करने के लिए एक ठंडे कैथोड पर प्रहार करने वाले त्वरित सीज़ियम आयनों का उपयोग करता है, बशर्ते सामग्री ऋणात्मक आयन बना सके। सीज़ियम वाष्प में डूबा हुआ एक शंक्वाकार आकार का टैंटलम आयनाइज़र सीज़ियम धनात्मक आयनों का उत्पादन करता है। इन धनात्मक आयनों को ऋणात्मक झुके हुए कैथोड की ओर त्वरित किया जाता है, जो फिर हमेशा कैथोड से ऋणात्मक आयनों को तेज करता है। सभी तत्व स्थिर ऋणात्मक आयन नहीं बनाते हैं। उन मामलों में आणविक आयनों का उपयोग सबसे हल्के संभावित अणु, जैसे हाइड्राइड, का चयन करके किया जाता है।

स्रोत से निकाले गए आयन किरणों को तीन त्वरित ट्यूबों के माध्यम से त्वरित किया जाता है और द्रव्यमान का विश्लेषण एक द्विध्रुव चुंबक द्वारा किया जाता है और नब्बे डिग्री पर बीमलाइन में इंजेक्ट किया जाता है। बीमलाइन के अंत में एक लक्ष्य कक्ष में लक्ष्य वेफर की रैखिक और घूर्णन गति दोनों का प्रावधान होता है। रैखिक गति को मोटर चालित रैखिक गति फीडथ्रू का उपयोग करके नियंत्रित किया जाता है जबकि घूर्णन गति को हाथ से किया जाता है।

उपलब्ध आयन प्रजातियाँ

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प्रत्यारोपण त्वरक प्रणाली के माध्यम से त्वरित आयन किरणें और प्रयोगों के लिए उपयोग की गई ये प्रजातियाँ उनकी वर्तमान तीव्रता के साथ नीचे दी गई हैं:

I. प्राथमिक आयन किरणें

7Li 100nA	11B 400nA	12C 1µA	16O 1µA	27Al 130nA
28Si 1µA	31P 1µA	32S 200nA	48Ti 400nA	56Fe 200nA
58Ni 1µA	59Co 1µA	63Cu 1µA	74Ge 500nA	107Ag 1µA
197Au 1.1µA

II. आणविक आयन किरणें

24C2 1µA

49TiH 1µA

54CrH2 1µA

145SrF3 70nA

40MgO 100nA

अनुसंधान गतिविधियाँ

I. आयन स्रोत से संबंधित विकास

Ion species for which attempts were made to improve their current intensities and development of new ion species beams as per experimental demand

Tb No current	Pb 13nA	Ge 1uA	56Fe 200 nA	MgO 50nA
TbH 15nA	152Sm Sample made, avoided testing as it causes ionizer poisoning	62Cr few nA	62CrH 350 nA	62CrH2 1uA

II. पदार्थ विज्ञान प्रयोग

यह सुविधा मुख्य रूप से सामग्री संश्लेषण, उपकरण निर्माण और सामग्री संशोधन जैसे सामग्री विज्ञान अनुसंधानों के लिए उपयोग में है।