Основные результаты деятельности лаборатории.

Проведены экспериментальные и теоретические исследования условий существования дугового и тлеющего разрядов при низких давлениях газа, параметров генерируемой в таких разрядах плазмы и ее эмиссионных свойств, которые явились основой для создания нового класса ионных источников технологического назначения, в которых используются разряды с холодным катодом. Отсутствие накаливаемого катода обеспечивает простоту конструкции и эксплуатации таких устройств, высокая надежность которых удовлетворяет требованиям современного промышленного производства. Созданные источники генерируют ионные пучки с большим поперечным сечением площадью до нескольких сотен кв. см, энергия ионов в которых составляет от нескольких единиц до нескольких десятков кэВ. Плотность тока в ионном пучке может варьироваться в пределах трех порядков величины (0,1 - 10 мА/см²). Тип ионов - любые газовые, включая ионы кислорода, а также ионы металлов. Ионные источники могут работать как в непрерывном, так и в импульсно-периодическом режиме.

Таким образом, с использованием имеющихся ионно-лучевых систем можно реализовать разнообразные режимы ионно-лучевого воздействия, различающиеся по плотности тока, скорости набора дозы ионного облучения и тепловой нагрузке на мишень на несколько порядков величины. Скорость набора дозы облучения при высокодозной ионной имплантации может составлять 5 х 10¹⁷ ион/(см² х мин), что позволяет обеспечивать большие дозы облучения (~ 10²⁰ ион/см²) за приемлемое время (~3 ч) на площади порядка 100 см². Разработанные в Институте ионные источники поставлялись по контрактам в США, Японию и Канаду.

Высокие параметры пучка и надежное функционирование ионных источников с холодным катодом в условиях промышленного производства обусловили их эффективное использование в технологиях модификации поверхности материалов, основанных на имплантации газовых ионов и нанесении покрытий в сочетании с ионно-лучевой обработкой поверхностей подложки и пленки.

В первые годы существования лаборатории был создан корпускулярно-пучковый комплекс на основе импульсно-периодической дуги низкого давления с экранированным катодным пятном. Комплекс обеспечивает получение широких пучков ионов газов со средним током до 50 мА и энергией до 40 кэВ, а также широких и сходящихся электронных пучков для термической обработки материалов в вакууме. Средняя мощность электронного пучка составляет до 10 кВт при ускоряющем напряжении не более 20 кВ. За последние годы в лаборатории разработаны также источники ионов газов на основе тлеющего разряда с осциллирующими электронами в различных типах электродных систем, работающие в широком диапазоне изменения плотности тока пучка и энергии ионов, а также источники ионов металлов на основе вакуумной дуги.

С использованием разработанного в лаборатории ионного источника совместно с Уральским заводом гражданской авиации (г. Екатеринбург) усовершенствована технология нанесения износостойких покрытий на лопатки компрессора газотурбинного двигателя, обеспечивающая улучшенное сцепление покрытий с материалом лопаток и существенное повышение стойкости покрытий.

Технология сертифицирована и внедрена на заводе, для чего была изготовлена партия ионных источников в количестве более 20 шт.