Kutatóegyetemi stratégia - NNA NNA P2 –T4 Katódok felületén létrehozott kilépési munkát csökkentő nanostruktúrált emix réteg kialakulásának, stabilitásának és hatékonyságának vizsgálata az erre a célra kialakított komplex katódvizsgáló berendezéssel

Kutatóegyetemi stratégia - NNA Objectives  Gas formation during emix decomposition  Electrode performance via electron emission measurements.

Kutatóegyetemi stratégia - NNA Measuring Equipment Measurement Capabilities: Test Chamber Volume: 1.5 litres Heating: up to 2000 °C Total Pressure: 10 3 mbar – mbar Quadrupole Mass Spectrometer: up to 200 amu, 10 ms/channel

Kutatóegyetemi stratégia - NNA Measurement Modes 1.Low Vacuum Mode 2.High Vacuum Mode 3.Capillary Mode

Kutatóegyetemi stratégia - NNA Low Vacuum Mode Test chamber is pumped to 10-2 mbar, then closed.

Kutatóegyetemi stratégia - NNA Low Vacuum Mode Linear Heating in 120 seconds

Kutatóegyetemi stratégia - NNA High Vacuum Mode Test chamber is pumped down to 10-6 mbar with high vacuum chamber through the valve.

Kutatóegyetemi stratégia - NNA High Vacuum Mode Linear Heating

Kutatóegyetemi stratégia - NNA Capillary Mode Argon flushing is 2 mbar Standard heating is used

Kutatóegyetemi stratégia - NNA Capillary Mode Argon Flushing Included: Test chamber pressure is 2 mbar. Factory Heating Schedules Sample A Sample B Sample B with lowered current

Kutatóegyetemi stratégia - NNA Electron Emission – Various Coatings

Kutatóegyetemi stratégia - NNA 10 Various Coatings Tested

Kutatóegyetemi stratégia - NNA Electron Emission – Standard Emix

Kutatóegyetemi stratégia - NNA ● A fűtési program kielégítően elbontja az Emix-et ● Az1200 C fok fölé tilos tartósan túlfűteni a katódot, mert a bárium eltávozik ● A legjobban a Standard és az Al2O3-al adalékolt bevonat teljesített ● A hirtelen 1500 C fokig felfűtött katód megőrizte magas emissziós értékét Következtetések

Kutatóegyetemi stratégia - NNA NNA P2 –T4 Felületanalitikai és CVD eljárások nanostruktúrák fejlesztésében. A megfelelő elektromos kontaktusok kialakítása szempontjából fontos a felület jó minőségének biztosítása, a felületi szennyeződések illetve vegyületképződések kontrolálása. A felületen kialakuló rétegek sokszor csak néhány atomi rétegre terjednek ki. Vizsgálatukra felületanalitikai módszerek (SIMS, AES, XPS) jöhetnek szóba. Ezek közül a legalkalmasabb az XPS módszer, amely kötésállapot meghatározására is alkalmas. A vizsgálatokat megfelelően előkészített modell mintákon végeztük. Az ETT tanszéken nedves és száraz környezetben tartottak Cu és Sn bevonatokat.

Kutatóegyetemi stratégia - NNA A nedves és száraz réz és ón XPS spektrumai

Kutatóegyetemi stratégia - NNA Cu nedvesCu szárazSn nedvesSn száraz NameBE (eV)at%BE (eV)at%BE (eV)at%BE (eV)at% Sn 3d5/2 487,26,6486,46,1 Cu 2p933,218,3933,211,0 934,85,3 O 1s531,631,8531,625,4531,618,6531,229,7 C 1s28439,328463,6291, ,828458,9 F 1s688,84,9 689,643,8 Si 2p101,25,8 103,24,3 A nedves és száraz réz és ón XPS spektrumainak kvantitatív kiértékelése

Kutatóegyetemi stratégia - NNA Az oxigén és a szén kötésállapota a nedves és száraz réz és ón mintákon

Kutatóegyetemi stratégia - NNA ● Nedvesített mintákon F szennyezés található C-vel kötött állapotban ● A szárított minták felületén több a C ● Mindegyik minta felületén rézoxid illetve ónoxid van ● Az O kötésállapota eltérő a nedvesített és a szárított minták felületén Következtetések

Kutatóegyetemi stratégia - NNA NNA P2 –T4 Folytonos ionkibocs á t á s ú rep ü l é si idő tömegspektrom é ter továbbfejlesztése

Kutatóegyetemi stratégia - NNA Ion forrás Tömeg- spektro- méter Ion- nyaláb Vákuumkamra Tömeg- spektrum Mass AMU A tömegspektrometria általánosságban

Kutatóegyetemi stratégia - NNA Principle of the widely used Pulsed TOF (PTOF) equipment The velocity can be readily expressed: The time of flight in a drift region with length L: The basic equation for the kinetic energy of an ion is: where m and q are the mass and charge of the ion, U is the accelerating voltage and v is the velocity of the ion. The Atomic Mass Unit (AMU) value is where m 0 = kg By introducing A for the flight time of proton. The time of flight can be expressed in a simple way as follows:

Kutatóegyetemi stratégia - NNA Operation of PTOF equipment

Kutatóegyetemi stratégia - NNA Features of the Pulsed TOF Advantages of PTOF 1./ Unlimited mass range in principle 2./ Real spectrometer not just mass filter (All the ions that enter will contribute to the signal) 3./ Good mass resolution (>10 4 ) Difficult points of PTOF 1./ Low duty cycle (10 -4 part) (10ns excitation 100 microsecond waiting period) 2./ Space charge limitations (Ion bunches expand due to Coulomb repulsion) 3./ Very fast data collection is required

Kutatóegyetemi stratégia - NNA Original concept of the continuously operating TOF equipment (CTOF) Faraday cup Lens 3 Lens 2 Deflection control 2 Labjack board Pumping Modulator 1. Lens 1 Deflection control 1 Gas introduction Ion gun Modulator 2. Controlled oscillator Tabor WW2751 PC High frequency drive amplifier Low pass Electrometer A/V D r i f t r e g i o n

Kutatóegyetemi stratégia - NNA Simplified mathematical proof Assume monoenergetic beam of uniform ionic species, with the intensity I. After first modulation After second modulation Here Numerical example: Let β = 1MHz/s,and τ = 1ms. Then the upcoming frequency Ω = 1 MHz/s x 1 ms = 1 kHz

Kutatóegyetemi stratégia - NNA C A E F D B D B A C EF Deflected ion beamModulated Beam ShieldingDeflector Modulator Concept of the deflection principle ion modulator/demodulator device

Kutatóegyetemi stratégia - NNA Comparison of Pulsed and Continuous TOF equipment ParameterPTOFCTOF Real spectrometer ?yes Mass resolutionhigh>104 Duty cyclepoor< 10-4high ~ 0.1 Space charge limitsevereeasy Multiplier needed ?yesno (Faraday cup detection) Higher harmonic distortion nonosevere

Kutatóegyetemi stratégia - NNA Original recording of mbar noble gas mixture (1 – 30 MHz)

Kutatóegyetemi stratégia - NNA Fourier transformation of Kr(69%) Xe(30%) Ar(1%)noble gas mixture 84 Kr + 28 CO + 42 Kr Xe + Xe ++ Krypton 2. harmonic ghost peak H 2 O +

Kutatóegyetemi stratégia - NNA Spectrum environment of the single ionized Krypton

Kutatóegyetemi stratégia - NNA Spectrum environment of the double ionized Krypton CO Ar +

Kutatóegyetemi stratégia - NNA Spectrum environment of the single ionized Xenon

Kutatóegyetemi stratégia - NNA Spectrum environment of the double ionized Xenon

Kutatóegyetemi stratégia - NNA Electron impact ion source

Kutatóegyetemi stratégia - NNA Deflector plates & Modulator slit

Kutatóegyetemi stratégia - NNA Symmetrical modulator unit.

Kutatóegyetemi stratégia - NNA Köszönöm a figyelmet