Источник металлических высокоэнергетических ионов - имплантер - предназначен для проведения процессов ионной имплантации - легирования поверхности металлов с целью изменения физических и химических свойств (повышения твердости, износостойкости, коррозионной стойкости и т.д.) и комплексных процессов - нанесения покрытия с одновременной бомбардировкой высокоэнергетическими ионами (легирование и ионное перемешивание). Имплантер разработан нами в сотрудничестве с Республиканским Инженерно-Техническим Центром (РИТЦ, г.Томск) на базе имплантера "Диана", разработки Института Сильноточной Электроники СО РАН, г.Томск.
Высоковольтное напряжение (до 100 кВ), ускоряющее ионы, формируется внутри источника с помощью импульсных трансформаторов. Питание источника осуществляется напряжением величиной 300 В. В источнике отсутствуют "внешние" высоковольтное напряжение, высоковольтный источник, высоковольтные кабели и вводы. Источник значительно надежнее, безопаснее и удобнее в эксплуатации по сравнению с имплантерами, в которых высоковольтное напряжение формируется в отдельном источнике и подается на имплантер с помощью высоковольтных кабелей.
Ниже показан имплантер со снятым анодным узлом.
Технология ионной имплантации позволяет внедрить заданное количество практически любого химического элемента на заданную глубину и, таким образом, легировать одно вещество другим в требуемых пропорциях. Введение имплантируемого элемента в основную решетку материала возможно без «соблюдения» законов термодинамики, определяющих равновесные процессы, например, диффузию и растворимость. Этот процесс намного более точен, чем диффузионный метод легирования.
Комплексные процессы - нанесение покрытий с одновременной ионной имплантацией (бомбардировкой высокоэнергетическими ионами) - позволяют:
Однако, несмотря на уникальные возможности, в настоящее время ионная имплантация и комплексные процессы не нашли широкого применения для модификации поверхности с целью улучшения эксплуатационных характеристик инструмента, деталей машин и др. (в отличие от применения в микроэлектронике, при создании полупроводниковых приборов, где ионная имплантация используется очень широко). В этих областях применения ионная имплантация и комплексные процессы не дают заметных преимуществ по сравнению с современными вакуумными ионно-плазменными электродуговыми методами получения материалов и покрытий. Оборудование для получения материалов и покрытий вакуумными ионно-плазменными электродуговыми методами значительно более надежное, простое и удобное в эксплуатации, чем оборудование для высокоэнергетической имплантации металлических ионов. Применение ионной имплантации и комплексных процессов в этих областях ограничено рядом специфических задач.