1Projekta zinātnisko rezultātu pārskatsAtskaites periods Nr. 3.(01.11.2020. -31.01.2021.)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.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 palaišanaOtrajāatskaitesperiodā turpinājās literatūras studijas par tehnoloģijām, kur pastāv varbūtība inovatīviem risinājumiem borajonuimplantācijas iekārtas izstrādē. J.Blahins sadarbībā ar projekta vadītāju A.Ūbeli kopskaitā ir analizējis vairāk kā 100 literatūras avotus un patentus. Tiek gatavots pārskata rakstsLZA Vēstīmun veikta detalizēta analīze, kura rādaka pēdējos 10-15 gados ir parādījušās augsta līmeņa publikācijas par dobā katoda un RF induktīvi saistītās plazmas tehnoloģiju kombinētu izmantošanu strādājot pie nākamās paaudzes tehnoloģijām, t.sk. jonu mikrodzinēju izstrādē pielietojumiem kosmosā. Tiek strādāts, lai pabeigtu negatīvo jonu kūļu iekārtasGRIBA(m)1pielāgošanuun, komplektēšanuatbilstoši BORS projekta vajadzībām. Šī unikālā iekārta izstrādātasadarbībā ar Gēteborgas Universitātes Fizikas departamentu Zviedrijā projektaFP7-REGPOT-Latvia –Towards Effective Integration in the European Research Area” izpildes laikā 2012.-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. U.Bērziņa vadībā apzinātas laboratorijā esošās iekārtas komponentes un to funkcionālā gatavība. Iekārtai milzīgalietošanas vērtība;tā neilgu periodu netika izmantota, nepieciešams modernizēt atsevišķas funkcijas un standartizēt parametrus. Veiktas vairākas apkopes un iekārta darbināta jau pilnas funkcionalitātes režīmā. Novērsti defekti vakuumsistēmā, kura nodrošina selektīvu vakumpumpēšanu iekārtas sekcijās. Iekārtas sakopšanā savu ieguldījumu no citām zinātniskām grupām un tas nodrošina iekšēju kvalitātes kontroli. Tā ir pasaulē pirmā mobilā negatīvo jonu kūļu iekārta, kuratagad ir pārvesta un darbojasŠķūņu ielā 4LU ASI Atomfizikas, atmosfēras fizikas un fotoķīmijas laboratorijas telpās.1GRIBA(m) –Gotheburg-Riga Ion Beam Apparatus (mobile)2Spektroskopiskie mērījumi būs kritiski bora jonu avotu izstrādē un nodrošinās mērījumu datu kopas, kuras dos iespējas pieņemt lēmumus optimizējot bora jonu implantēšanas ierīces parametrus un konstruktīvos risinājums. Projekta izpildes laikā ir sagatavoti un tiek izmantoti pirmajiem mērījumiem: McPhersonUV VUV spektrometrs, Princeton SpectraPro 2300 spektrometrs un tiek sagatavots produktīvam darbam augstas izšķiršanas spējas Carl Zeiss prizmu spektrometrs SPM-2. Instruments būs komplektēts ar soļu dzinēju iekārtu analogu-ciparu spektru analīzes programmatūru. SPM-2 pateicoties prizmu komplektam var strādāt ļoti plašā diapazonā no tuvā IR līdz tālajam UV. Akcents ir kvarca prizmas izmantošanā, jo pateicoties augstai izšķiršanai modernizētais SPM-2 tālu pārspēs pašreiz apritēesošos režģu instrumentus. Kombinācijā ar ļoti jutīgu fotoelektronu pavairotāju spektru reģistrāciju SPM-2 tiks izmantots bora spektroskopiskajos mērījumos un tie būtiski papildinās zināšanu bāzi par bora atomu un jonu spektrokopiju fundamentālās atomfizikas jomā.Papildus, tam tiek gatavots izmantošanai ekspressmērījumiem ļoti labas kvalitātes režģa instrumentsMDR-12(LOMO).Projekta resursi vienmēr ir ierobežoti un paveiktais ir ļoti vajadzīgs un projekta budžetu taupošs ieguldījums projekta izpildē, kurš līdzās citam nodrošinās lielas iespējas studentu treniņam zinātniskā darbā.Vienlaicīgi, ir noslēdzies implantēšanas iekārtas projektēšanas etaps,un tiek sākta eksperimentālo iekārtu komplektēšana. Darbība 1.2. jonu kūļa apstrāde ar QMS filtru un filtra palaišana.Uz 4 ceturksni tika pārcelti darbi par jonu kūļa datormodelēšanu, kas būs viens no galvenajiem ceturkšņa uzdevumiem. Plānots modelēšanu uzsākt tūlīt pēc Projekta pirmāszinātniskāspublikācijas iesniegšanas, jo tā joprojām tiek slīpēta, labota un pilnveidota. Tiek rūpīgi strādāts, lai raksta vērība būtu iespējamiaugsta.Ir apmaksāts QMS stieņu pasūtījumsno Lielbritānijas; neskatoties uz Breksit sākumu, stieņi ir ceļā.QMS stieņi ir ļoti specifiska ultra-augstas kvalitātes detaļa, kam atrast kvalificētusražotājusun piegādātājus nebija vienkārši.Pēc nelielas kavēšanās ar robežšķērsošanu, sagaidāma to saņemšana februāra laikā. Detaļas ir izprojektētas. Pagaidām rasējums ir papīra formātā un to vajadzēsdigitalizēt. Stiklapūtēja darbs orientēts uz specifiskas ģeometrijas kvarca, stikla un metāla savienojumu izstrādē. Tiek plānots iepirkt bora dobā katoda lampas, lai pārbaudītu to detaļās izveidot katodu izmantošanu bora jonu implantēšanas ierīcēs. Irdiezgan varbūtīgi, ka šīs lampas ietaupīslaiku, materiālus un atļaus iegūt pirmo vērtīgo pieredzi turpinot optimizācijas darbus. QMS stieņi ir ļoti specifiska ultra-augstas kvalitātes detaļa, kam atrast kvalificētusražotājusun piegādātājus nav vienkārši. Darbība 1.3. Jonu paātrinātāja izstrāde un palaišana.Ir veikti jonu avota konstruēšanas darbi,un tagad dienas kārtībā ir tā pārbaude eksperimentos,izmantojot spektroskopijas metodes atomārā bora un bora jonu koncentrāciju mērījumiem.Jonu optikas parametri ir aprēķināti, bet irnepieciešams veikt datorsimulāciju. Datormodelēšanas programmatūra (pat divas) un tās avoti ir apzināti, nepieciešams vienoties par tiesībām to izmantot reālām simulācijām. Darbība 1.4. Mehāniskās konstrukcijas un ierīces iekārtas.Turpinās darbi pie mehānisko konstrukciju un ierīču skicēmstenda karkasamuz ritentiņiem ar montāžas sliedēm un stiprinājumiem, lai iegūtu vieglusavietošanuar spektroskopijas iekārtām. Darbība 1.5. Elektronikas apsaistes izgatavošana priekš iekārtas3No projekta partnera BSISIA irsaņemtas pasūtītās elektronikas komponentes(daļa no nepieciešamā)un ir sākta atbilstošo barošanas bloku izgatavošana. Lielāko daļu no tiem organizē ar vienotu elektrisko shēmu, kam atšķiras tikai transformatora vijumu skaits un līz ar to spriegums. Visi tie tiek izgatavoti saslēgšanai ar vadības datoru caur SPI interfeisu. Šobrīd jau ir apzinātastrūkstošās komponentes undrīz tiks noformēts iepirkumu papildinājuma saraksts. Esam apguvuši jaunu automatizētās projektēšanas rīku. Agrāk lietojām dažādas pcb projektēšanas sistēmas, bet tikai sarežģītākos gadījumos Eagle, kas spēj ar mākslīgo intelektu izplānot visracionālākos celinu izplājumus. Diemžēl tas ir augstas maksas produkts. Tāpēc pievērsāmies Eagle konkurentam KiCAD un mācāmies ar to strādāt. Tas ir atvērtas licences bezmaksas produkts, kas dažās aptaujās tiek vērtēts kā nākamais labākais produkts zem Eagle.Līdz ar to Projekts būs ieguvis labāko iespējamo izpildījumu, bet institūtam būs palikusi kompetence kā šādu izpildījumu iegūt.Projekta konstruktori instalējaprojektam vairākas būtiskas modelēšanas programmas, piemēram FreeCAD, līdz ar to turpmākspēsim izgatavotCAD rasējumus nepārkāpjot licences noteikumus. Mūsuprāt, virzība uz augsta līmeņa bezlicences programmatūrām ir svarīgs solis projektā.Elektronikas apsaiste visām iekārtām ir shemotehniski izstrādāta un datormodelī (t.i. teorētiski) strādā, sākti montāžas darbi.Izprojektēts un samontēts implantēšanas iekārtas rāmis ar optiskajām sliedēm.Notiek darbs pie iespiesto plašu pirmējās dokumentācijas izstrādesun 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.Turpinās literatūras analīzeparšī interfeisa realizēšanas pieredzi.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:turpinās 1.un 2.ceturkšņosiesāktā, pamatā literatūras analīzes ietvaros.Literatūras analīzes rezultātus izvērtē arī projekta vadītājsA.Ūbelis, kas veic padziļinātu J.Blahina iegūto secinājumu izpēti.Darbība 3.2. Citas darbības 3 aktivitātes.Pirmā zinātniskā raksta melnraksts (SCOPUS) ir uzlabots un papildināts. Raksts par jonu implantācijas iekārtām ievadīs zinātniskajā sabiedrībā idejas par šajā Projektā plānotajām inovācijām.Turpinās dažādu darba versiju kombinēšana, slīpēšanaun apspriešana. Darbs pie distertācijām. Abi doktoranti izstrādā atsevišķas darbu nodaļas. J.Blahins ir uzrakstījis apmēram pusi no plānotā apjoma, taču kavējasredakcionālais karkass –virzība, pēctecība, izklāsta pārlekumi;tas viss vēl jālabo un jārediģē. Izklāsts plānots kā šī Projekta paplašināta apraksta versija līdz vissīkākajām niansēm.Otram doktorantam A.Bžiškjanam darbs pie disertācijasšobrīd saistīts ar SPM-2 modernizāciju. Nākamais solis būs bora atomu un jonu spektroskopiskie pētījumi, kuri ir nepieciešami ierīču parametru optimizācijai. Projekta vadibas grupas 7.sanāksmē darbu gatavības stāvoklis tika detalizēti apspriests un analizēts. Paplašināta sadarbība ar 3 mājas lapām –LU, Rīgas Fotonikas centru, BSI mājas lapu, kā arī papildināta specializētā projekta mājas lapa http://jonuimplanti.mozello.lv/tikai projekta vajadzībām.Darbība 4. Projekta vadība un koordinācija.Projekta īstenošanas periodā notikušas vairākas darba sanāksmes (semināri–Projekta vadības grupas sanāksmeNr.7 (03.12.2020.), Projekta Padomes sanāksme -3). Iesniegta un apstiprināta 2.ceturkšņa atskaite, iesniegts 2.starpposma maksājuma pieprasījums.
4Notiek gan regulāras, gan šaurākas darba sanāksmes un tikšanās laboratorijas ietvarosun ar partneri-BSI,kurās apspriesti aktuāli projekta realizēšanas inženiertehniskie jautājumi;metodikas; primāro iegūto testu rezultātu atbilstībalietišķajām vajadzībām. Sadarbība ar BSI ir ļoti produktīva:pastāvīgi tiek domāts par kopīgu jaunu projektu pieteikumiem.