MECHANISMS OF ION FORMATION IN LIQUID METAL ION SOURCES

Résumé
Un modèle théorique sur les sources d'ions à métal liquide a été développé qui permet d'expliquer : 1) la forme et les dimensions de la zone émissive ; 2) les mécanismes de formation des ions ; 3) les propriétés du faisceau ionique. Cet article est principalement consacré au § 2). Nous montrons que l'évaporation de champ est le mécanisme dominant de l'émission ionique et que l'existence d'ions de charge double ou multiple provient d'un phénomène de post-ionisation. Ce modèle est ensuite utilisé pour étudier les propriétés du faisceau émis, telles que : l'intensité angulaire, le déficit et la largeur énergétique, l'abondance relative d'ions de différents états de charge.

Abstract
We have developed a theoretical model of Liquid Metal Ion Source (LMIS) operation to explain consistently ; i) the shape and size of the ion emitting region, ii) the mechanisms of ion formation and iii) properties of the ion beam. In this paper we concentrate on ii), we find that field evaporation is the dominant ion formation mechanism and the occurrence of doubly or higher charged ions is attributed to a post-ionization mechanism. We discuss properties of the ion beams from LMIS such as angular intensity, energy deficit, energy spread and the relative abundance of different charge states in terms of our model of LMIS operation.