Doctor Dissertations
For English audience
Our ERDF Project deals with ion implantation machinery what is going to become extremely cheap flexible for transformation, mini-size and lightweight - just the breakthrough in the industry.
Why such innovative apparatus is needed - because Word Statistics show that hardly over 3/4 of profit in the implantation industry comes from small R&D innovation companies, what logically have no enough resources to buy own multi-million costs implater. Thus they are using implantation as outsourced service but it costs head-spinning high and technical brake percentage may be woeful.
Our offered solution to this problem is boron dopant ion source utilizing the clean boron powder instead of heavyweight and extreme poisonous fluorides gas bottles hold, and excitation with Hollow Cathode with pre-heating were following an inductively coupled plasma cascade to alter the ionization degree. Most of vacuum bundles may be made from quartz-glass thus making it cheaper, handling about order higher vacuum as best metals give a chance, and easy to change if modifications are needed.
For purification is used the Quadrupole (radiofrequency electrostatic) mass filter instead of massive elektromagnetic one, that gives as well the filtering factor improvement, as diminishes price and weight. For ion beam forming are used classical electrostatical DC Einzel lens, as well for final acceleration up to 100 kV. For beam scanning are used at x and y coordinates fixeed 2 kV declining (sccanning) electrodes. The sample holder is fixed in AISI metal chamber, as well the QMS filter. Between glass and metal parts are used indium base tighteners.
Blakusprodukts
PR pasākumi 2022.g. rudenī un 2023.g. pavasarī
Ik gadus LU noris Zinātnieku Nakts. Šo pasākumu atbalsta arī LU-ASI abās adresēs, līdz ar to pasākums norisa arī Šķūņu ielas 4 mājā, Vecrīgā. Pasākums bija samērā apmeklēts, vairāki desmiti dažāda vecuma interesentu tika iepazīstināti ar dažādo laboratoriju darbu, tai skaitā katra grupa apmēram 10-15 minūtes ar bora jonu implantācijas problemātiku, parādot arī iekārtu.
Šo pavasari Latvijā norisa Ēnu Dienas. Viens no LU-ASI darbiniekiem, Austris Pumpurs bija akceptējis veselus septiņus "Ēnotājus". Tie bija vecāko klašu vidusskolnieki, kas vēlējās redzēt, ar ko ikdienā nodarbojas zinātnieki. Visi šie cilvēki tika sam\ērā detalizēti iepazīstināti ar visām institūta iekārtām, tai skaitā apmēram 20 minūtes stāstot un demonstrējot bora jonu implantāciijas Projekta iekārtu.
Ik pavasari LU noris Ikgadējā Pavasara Zinātniskā konference, pēc skaita 81-ā. Tā norisinās pa sekcijām. 2023.g. Fotonikas sekcija konference notika Torņakalna "Zinātnes mājā", kur 6.stāva foajē norisinājās posteru (plakātu) prezentēšana. un to detalizētāka izstāstī`sana interesentiem. Viens no posteriem bija par bora jonu implantācijas problēmjautājumiem. Doemžēl pasākums nebija ļoti dāsni apmeklēts, tom\ēr aptuveni 20 cilvēki izrādīja interesi un tiem Projekts tika prezentēts.
20-23.Aprīlī Šķūņu ielas ēkā norisa 5.-tā jubilejas starptautiskā Fotonikas konference ar daudziem delegātiem no Zviedrijas, Somijas, Vācijas, Kazahijas un citām ārvalstīm. Konferences pousteru sekcija norisa Torņakalna "Zinātņu mājas" 7.stāva foajē. Tam tika sagatavots atsevišķs pousteris, ko prezentēju konferences klausītājiem. Nevar teikt, ka atsaucība būtu bijusi ļoti liela, tomēr vairāki desmiti cilvēku to apskatīja un daži pat uzdeva jautājumus un saņēma atbildes. Uz poustera bāzes līdz maija vidum taps raksts, kas tiks publicēts koferences referātu kopsavilkuma brošūrā. Brošūra ir sagatavošanas etapā, un rakstam vieta ir rezervēta.
11.ceturkšņa atskaite
10. Atskaite
8.ceturkšņa atskaite
6.ceturkšņa atskaite
Atskaite
02.03.2021.
02.03.2021. notika publiska lekcija par nostādnēm implantācijas aparāta konstruēšanā un disertēcijas teksta rakstīšanā (runā Jānis Blahins). Tika saņemti daudzi lietišķi priekšlikumi, no kuriem it īpaši izceļams pienesums no Ulda Kandera. Zemāk attēls no pasākuma ar klātesošajiem un ar tiešsaistes apmeklētājiem.
P.S. Maskas nav redzamas, pirmkārt, tāpēc, ka fotografējamies; otrkārt, tāpēc, ka esam viens sociālais burbulis, mazs un sociāli izteikti noslēgts kolektīvs, kas strādā vienās telpās un ar sabiedrisko transportu nepārvietojas; trešķārt, gaiss mums tiek jonizēts ar nepārtraukti strādājošu ļoti spēcīgi viracīdu ierīci, ko esam izgatavojuši kā prototipu ieviešanai ražošanā, atsaucoties uz Kovida izaicinājumu. Šai ierīcei izmantojām 228 nm viļņa garumu pašu taisītai ICP lampiņai, kam gaisu cauri harmoņikas formas kvarca lamatai caurvelk jaudīgs ventilators, līdz ar ko kontakts iespējamam vīrusam ar starojumu ir nosacīti ilgs, un palīdz arī speciāls katalīts, kas uzlabo vīrusa killošanu. Aprēķināts, ka pat, ja mūsu kolektīvu apmeklētu viens vai divi slimi cilvēki, mums būtu laba varbūtība nesaslimt. Ceram drīzumā precizēt šo varbūtību, ieviešot ražošanā šo aparāta prototipu.
Trešā atskaites perioda kopsavilkums
2.atskaites perioda kopsavilkums
Pirmā atskaites perioda kopsavilkums
1Projekta zinātnisko rezultātu pārskatsAtskaites periods Nr. 1.(01.05.2020. -31.07.2020.)Projekts: Nr. 1.1.1.1/19/A/144 “Tehnoloģiski pētījumi, lai radītu nākamās paaudzes mazizmēra 100 keV bora jonu implantācijas iekārtu ar TRL līmeni tuvu pie 4”. Projekta realizētāji: Latvijas Universitāte (vadošais partneris), SIA “Baltic Scientific Instruments”. Projekta vispārējais mērķis: Vispārējais mērķis ir attīstīt jaunas paaudzes implantēšanas tehnoloģijas tehnisko nodrošinājumu / aparātu kopumu ar virsmērķi nākotnē tādus ražot un lietot Latvijā, kā arī eksportēt.Projekts attīstīs sekojošas inovatīvas tehnoloģijas, sasniedzot konceptuālāprototipa līmeni:-Boraatomizācija un jonu radīšana dobā katoda ierosmes sistēmā artālāku papildu ierosmi induktīvi saistītā plazmā ar tālāku bora jonu kūļa formēšanu un paātrināšanu ar lauku līdz 100 KV. Lielie industriālie implantēšanas aparātibora kūļu formēšanai lieto toksiskubora fluorīda gāzi. Šī projekta atslēgas inovācija bora atomizācija un jonizācija kombinētā plazmas izlādē;-Inovatīva pieeja ļaus jonu kūļa paātrināšanai izmantot klasiskaslineārā paātrinātāja sistēmas, kasoptimizēs dažādus jonu implantēšanas procesa parametrus. Viens no perspektīvākiem ir jonu kūļa paātrināšana ar kvadrupola masas selektoru (QMS-labi zināma metode mass spektrometrijā), jo tas ir būtiski mazāks, lētāks un vieglāks nekā tradicionāli izmantotais dubultfokusēšanas magnēta atommasas filtrs. Projekta darbības un paveiktais dotajā atskaites periodā: Darbība 1. Jonu implantācijas iekārtas laboratorijas prototipa izstrāde un attīstīšana.Darbība 1.1. bora jonu avota izstrāde, attīstīšana un palaišanaPirmajā atskaitesperiodā ir veiktiapjomīgi literatūraspētījumi par to, ar kādiem risinājumiem jonu implantēšanas tehnika ir evolucionējusi un kurp tā virzās, tā gūstot apstiprinājumu, ka mūsu ideja ir konkurētspējīga. Tāpat iepazītas tehniskās apsaistes (elektronika, vakuumtehnika, mehānika, izgatavošanas tehnoloģija) standarta metodes. Projekta realizēšanas plānā pēc atbilstošas prezentēšanas un apspriešanas darba sanāksmēs ieviestiatbilstošie uzlabojumi. Izvērtējot alternatīvas, darba grupā (PVG) izlemts par labu metāliska tīra bora izmantojumam jonu avotāformējot jonu kūli no vairākām daļām saliktākvarcā veidotā vakuumtraktā. J.Blahins literatūras studiju ietvarosirizskatījisvairāk, kā 100 publikāciju un patentu, ir izstrādājis eksperimentuprincipiālo blokshēmu, kuras aprises prezentēja Kick-of sanāksmē, un viņš ir galvenais autors,sagatavojot pārskata zinātnisko publikāciju. U.Bērziņa vadībā izstrādāts plānsnegatīvo jonu kūļu iekārtasGRIBA pielāgošanaiun, komplektēšanai atbilstoši BORS projekta vajadzībām. Šī unikālā iekārta izstrādātasadarbībā ar
2Gēteborgas Universitātes Fizikas departamentu projektāFP7-REGPOT-2011-1, FOTONIKA-LV, Nr. 285912 “Unlocking and Boosting Research Potential for Photonics in Latvia –Towards Effective Integration in the European Research Area” izpildes laikā2012.-2015.gados,Dr.hab.U.Bērziņam, PhD cand.J.Blahinam un MsC Phys Aigaram Apsītim no LU puses strādājot kopā ar Prof.Daga Hanstorpa grupu Gēteborgas Universitātē. Tā ir pasaulē pirmā mobilā negatīvo jonu kūļu iekārta, kuratagad ir pārvesta un uzstādītasŠķūņu ielā 4LU ASI Atomfizikas, atmosfēras fizikas un fotoķīmijas laboratorijas telpās un kurair daļano LU Nacionālās zinātnes platformas FOTONIKA-LV augstvērtīgās infrastruktūras pētniecības nodrošināšanai kvantu zinātņu jomā. Nepieciešamos risinājumus U.Bērziņš vairākkārt prezentēja ar īsām un izvērstākām prezentācijām apspriedēsar projekta vadītāju un laboratorijas speciālistiem.Darbība 1.2. jonu kūļa apstrāde ar QMS filtru un filtra palaišana.Darba ietvaros ir izplānoti QMS stieņu nepieciešamie raksturlielumi un sagatavota iepirkuma tehniskā specifikācijasadarbības partnerim, kuršrūpēsies par iepirkuma tālāko procesu. QMS stieņi ir ļoti specifiska ultra-augstas kvalitātes detaļa, kam atrast kvalificētusražotājusun piegādātājus nav vienkārši, taču tas ir izdevies. Sagatavota darbam trīszonu krāsns lielgabarīta lineāru kvarca-stikladetaļu atlaidināšanai, lai noņemtu to izgatavošanas procesā radušos termiski/mehāniskos spriegumus. Izgatavota palīgierīce šo spriegumu vizalizēšanai, kas darbojas uz divu polarizācijas filtru pamata.Darbība 1.3. Jonu paātrinātāja izstrāde un palaišana.Ir veikti jonu avota konstruēšanas darbi izmantojot pirmās skiču versijas un tagad dienas kārtībā ir tā pārbaude eksperimentos izmantojot spektroskopijas metodes atomārā bora un bora jonu koncentrāciju mērījumiem.Ir apzinātas programmatūras un izvēlētas divas, ar komodelēt jonu kūli. Tiek meklēti risinājumi, kā piekļūt pie šiem resursiem aizņemoties vai nopērkot. Darbība 1.4. Mehāniskās konstrukcijas un ierīces iekārtas.Tiek strādāts pie mehānisko konstrukciju un ierīču skicēmstenda karkasamuz ritentiņiem armontāžas sliedēm un stiprinājumiem, būtu iespējama viegla savietošana ar spektroskopijas iekārtam. Darbība 1.5. Elektronikas apsaistes izgatavošana priekš iekārtasNotiek darbs pie shemotehniskās dokumentācijas izstrādesun t.sk. pie QMS vadības ocilatora shemotehniskā risinājumauz DDS,ar izejas būsterkaskādi,pamata, un lielā mērā, bet ne pilnīgi -stara nolieces/izvērses shemotehniskais risinājums ar līdzīgu shemotehnisko risinājumu.Tiek pētīta literatūra par šī interfeisa realizēšanas pieredzi.Tiek būvēta pirmā versija datorvadītam (ar LT-Spice) universālambarošanas avotam. Elektronikas darbiem nepieciešamās specifiskās elektronikas komponentes ir apzinātas un tiek gatavota attiecīga iepirkuma dokumentācija. Darbība 2. Jonu implantēšanas iekārtas testēšana.Darbi sāksies vēlāk.Darbība 3. Projekta rezultātu izplatīšana un intelektuālā īpašuma tiesību aizsardzība.Darbība 3.1. Tehnoloģiju tiesību -zinātības apraksts.Paveiktais: Starptautisku konferenču rakstu (proceedings) un zinātnisko žurnālu analīze un izpēte un tai skaitā attiecīgi pētīta patentu literatūra lai būtu skaidrība ar “freedom to operate” situāciju (J.Blahins, A.Bžiškjans un A.Ūbelis).Pirmajā līmenī ir noskaidrota tehnoloģijas sasniegumu līdzšinējārobeža, inovatīvu risinājumu perspektīvas un iespējas patentiem.Darbība 3.2. Citas darbības 3 aktivitātes.Ir uzsākts rakstīt pirmo no plānotajiemSCOPUS rakstiem, noticis seminārs tā melnraksta apspriešanai;tajā iegūtie priekšlikumi tiek rakstā iestrādāti. 3Ir uzsākts darbs pie disertācijas rakstīšanas abiem kandidātiem: A.Bžiškjanam un J.Blahinam. Darbība 4. Projekta vadība un koordinācija.Projekta īstenošanas periodā notikušas vairākas darba sanāksmes (semināri–Kick-off sanāksme, Projekta vadības grupas sanāksmes –4 un Projekta Padomes sanāksme -1). Notiek gan regulāras, gan epizodiskas šaurākas darba sanāksmes un tikšanās laboratorijas ietvarā un kontaktos ar partnera -BSI,projekta komandukurās apspriesti:aktuāli projekta realizēšanas inženiertehniskie jautājumi;metodikas; darbs pie disertācijām.