Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Луч заряженных атомов (ионов)
Beam of charged atoms (ions)
Ионный луч — это тип пучка заряженных частиц, состоящий из ионов. Ионные лучи находят широкое применение в производстве электроники (преимущественно в ионной имплантации) и других отраслях промышленности. Существует множество источников ионных лучей, некоторые из которых основаны на ртутных ионных двигателях, разработанных NASA в 1960-х годах. Наиболее распространены ионные лучи, состоящие из однозарядных ионов.
An ion beam is a type of charged particle beam consisting of ions. Ion beams have many uses in electronics manufacturing (principally ion implantation) and other industries. A variety of ion beam sources exists, some derived from the mercury vapor thrusters developed by NASA in the 1960s. The most common ion beams are of singly charged ions.
Единицы
Плотность ионного тока обычно измеряется в мА/см², а энергия ионов – в эВ. Использование эВ удобно для перевода между вольтажем и энергией, особенно при работе с однозарядными ионными пучками, а также для перевода между энергией и температурой (1 эВ = 11600 K).
Ion current density is typically measured in mA/cm2, and ion energy in eV. The use of eV is convenient for converting between voltage and energy, especially when dealing with singly charged ion beams, as well as converting between energy and temperature (1 eV = 11600 K).
Широкополосные источники ионов
Большинство коммерческих приложений используют два популярных типа источников ионов – сетчатые и безсетчатые, которые различаются по характеристикам тока и мощности, а также по возможности управления траекториями ионов. Другим распространенным применением приборов FIB является проверка конструкции и/или анализ отказов полупроводниковых устройств. Проверка конструкции сочетает в себе селективное удаление материала с газоассистированным осаждением проводящих, диэлектрических или изолирующих материалов. Инженерные прототипы устройств могут быть модифицированы с использованием ионного луча в сочетании с газоассистированным осаждением материала для изменения проводящих путей интегральной схемы. Эти методы эффективно используются для проверки соответствия между проектной документацией САПР и фактической функциональной схемой прототипа, что позволяет избежать изготовления новой фотомаски для тестирования изменений в конструкции. В материаловедении распыление используется для расширения возможностей поверхностных аналитических методов, таких как вторичная ионная масс-спектрометрия или электронная спектроскопия (XPS, AES), позволяя проводить глубинное профилирование.
Most commercial applications use two popular types of ion source, gridded and gridless, which differ in current and power characteristics and the ability to control ion trajectories. Another common use of FIB instruments is for design verification and/or failure analysis of semiconductor devices. Design verification combines selective material removal with gas assisted material deposition of conductive, dielectric, or insulating materials. Engineering prototype devices may be modified using the ion beam in combination with gas assisted material deposition in order to rewire an integrated circuit's conductive pathways. The techniques are effectively used to verify the correlation between the CAD design and the actual functional prototype circuit, thereby avoiding the creation of a new mask for the purpose of testing design changes. Materials science use sputtering for extending surface analytical techniques such as secondary ion mass spectrometry or electron spectroscopy (XPS, AES) so that they can depth profile them.
Биология
В радиобиологии широкий или сфокусированный ионный луч используется для изучения механизмов меж- и внутриклеточной коммуникации, передачи сигналов, а также повреждения и восстановления ДНК.
In radiobiology a broad or focused ion beam is used to study mechanisms of inter and intra cellular communication, signal transduction and DNA damage and repair.
Медицина
Ионные лучи также используются в лучевой терапии, чаще всего при лечении рака.
Ion beams are also used in particle therapy, most often in the treatment of cancer.
Космические приложения
Ионные лучи, создаваемые ионными и плазменными двигателями на борту космического аппарата, могут использоваться для передачи силы находящемуся поблизости объекту (например, другому космическому аппарату, астероиду и т.п.), облучаемому этим лучом. Эта инновационная техника, получившая название Ion Beam Shepherd, показала свою эффективность в области активного удаления космического мусора, а также в задаче отклонения астероидов.
Ion beams produced by ion and plasma thrusters on board a spacecraft can be used to transmit a force to a nearby object (e. g. another spacecraft, an asteroid, etc.) that is irradiated by the beam. This innovative propulsion technique named Ion Beam Shepherd has been shown to be effective in the area of active space debris removal as well as asteroid deflection.
Ионные лучи высокой энергии
Высокоэнергетические ионные пучки, создаваемые ускорителями частиц, используются в атомной физике, ядерной физике и физике элементарных частиц.
High energy ion beams produced by particle accelerators are used in atomic physics, nuclear physics and particle physics.
Вооружение
Использование ионных лучей в качестве оружия направленного энергетического воздействия теоретически возможно, но не было продемонстрировано. В начале XX века ВМС США испытывали электронно-лучевое оружие, однако эффект неустойчивости луча (или "эффект шланга") не позволяет обеспечить его точность на расстоянии более примерно 76 сантиметров. Подробную информацию об этом типе оружия можно найти в статье "Оружие направленного энергетического воздействия".
The use of ion beams as a particle beam weapon is theoretically possible, but has not been demonstrated. Electron beam weapons have been tested by the U. S. Navy in the early 20th century, but the hose instability effect prevents these from being accurate at a distance of over approximately 30 inches. See particle beam weapon for more information on this type of weapon.