DE2610165A1 - Quelle zur erzeugung einfach und/oder mehrfach geladener ionen - Google Patents
Quelle zur erzeugung einfach und/oder mehrfach geladener ionenInfo
- Publication number
- DE2610165A1 DE2610165A1 DE19762610165 DE2610165A DE2610165A1 DE 2610165 A1 DE2610165 A1 DE 2610165A1 DE 19762610165 DE19762610165 DE 19762610165 DE 2610165 A DE2610165 A DE 2610165A DE 2610165 A1 DE2610165 A1 DE 2610165A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- anode
- electrode
- passage opening
- magnetic
- source
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 title claims description 22
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 claims description 20
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 claims description 11
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 10
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims description 2
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 claims 1
- 239000000057 synthetic resin Substances 0.000 claims 1
- 208000028659 discharge Diseases 0.000 description 30
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 15
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000889 atomisation Methods 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 238000010849 ion bombardment Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052756 noble gas Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002835 noble gases Chemical class 0.000 description 1
- 230000005658 nuclear physics Effects 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- CMJCEVKJYRZMIA-UHFFFAOYSA-M thallium(i) iodide Chemical compound [Tl]I CMJCEVKJYRZMIA-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 1
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J27/00—Ion beam tubes
- H01J27/02—Ion sources; Ion guns
- H01J27/08—Ion sources; Ion guns using arc discharge
- H01J27/10—Duoplasmatrons ; Duopigatrons
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J3/00—Details of electron-optical or ion-optical arrangements or of ion traps common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
- H01J3/04—Ion guns
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
- Plasma Technology (AREA)
- Particle Accelerators (AREA)
Description
GESELLSCHAFT FÜR SCIIWEKIONEW-
FORSC1IUNG MBH, DARMSTADT Darmstadt, den 10 . März 1976
PLA 7607 Ga/sz
Die Erfindung betrifft eine Quelle zur Erzeugung einfach und/oder mehrfach geladener- Ionen mit einer Glühkathode sowie einer
Zwischenelektrode und einer Anode, die Durchtrittsöffnungen
aufweisen und einen Gasentladungsraum begrenzen, in dem Elektronen und/oder Hilfsgasionen die Ionen bilden, und mit einer
ein Magnetfeld entlang einer gemeinsamen Symmetrieachse der Zwischenelektrode und Anode erzeugenden Spule mit Magnetjoch.
Ionenstrahlen mit Energien oberhalb von etwa 30 keV finden vielfältige
Verwendung in physikalischer Forschung und Technik wie z. B. für Teilchenbeschleuniger zur Durchführung atom- und kernphysikalischer
Grundlagenforschung, zur Untersuchung von Strahlungsschäden für den .Reaktorbau oder zu biomedizinischen Anwendungen
sowie in der Implantationstechnik zur Produktion von Halbleiterbauelementen. Zur Beschleunigung mehrfach geladener
Ionen ist der apparative Aufwand wesentlich geringer als für die einfach geladener; die in der Hochenergiephysik eingesetzten
Hochfrequenzbeschleuniger benötigen sogar Ionen einer ganz bestimmten
spezifischen Mindestladung, so daß Quellen hochgeladener Ionen eine große Bedeutung zukommt..
709837/0374
Es ist eine als Duoplasmatron-Ionenquelle bezeichnete Quelle bekannt (UNILAC-Projektberichte Nr. 8 und 9, (1973)), bei der
die Energie der ionisierenden Primärelektronen aufgrund der Eigenheiten der Entladungsstruktur begrenzt ist, weshalb für
jedes Element die erreichbare Ionenladungszahl nach oben hin
beschränkt wird.
Die Aufgabe der Erfindung besteht nunmehr darin, intensive
12
(0 >· 10 Teilchen/sec) Strahlen hochgeladener ionen beliebiger
Elemente im Dauerstrichbetrieb oder gepulst mit großen Tastverhältnissen (^. 10 %) zu erzeugen, zur Verwendung an
Teilchenbeschleunigern für physikalische Forschung sowie industrielle und biomedizinische Anwendungen, wobei zeitlich
konstante Strahlen von Ionen der spezifischen Ladung >" 0,046 e /M über einen Zeitraum von mindestens 20 Stunden
aufrechterhalten werden sollen.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, daß
die Durchtrittsöffnung der Anode im Bereich der maximalen Axialkomponente des Magnetfeldes angeordnet ist. in vorteilhafter
Weise kann dazu der Bereich der Anode um die Durchtrittsöffnung als Anodenschild aus nichtmagnetischem Material
ausgebildet und außerdem kühlbar sein.
Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß der Anodenschild
aus mindestens zwei Teilen besteht, die zudem austauschrbar sind. Außerdem ist es möglich, bei einer Weiterbildung der
.erfindungsgemäßen Quelle um die Durchtrittsöffnung der Zwischenelektrode
einen Zylinder aus hochschmelzendem, nichtmagnetischem Material anzuordnen. Damit können durch Gestaltung der Elektroden-Form
in der Quelle gewünschte Entladungsbedingungen erzielt werden.
709837/0374
ohne die magnetische Konfiguration zu ändern.
Eine Weiterführung der erfindungsgemäßen Quelle, bei der durch
Festkörperzerstäubung mit Ionenbeschuß (Sputtering) Material zur Ionisierung in das Plasma eines Hilfsgases gelangen kann, ist
dadurch gekennzeichnet, daß in den Gasentladungsraum zwischen Zwischenelektrode und Anode eine Sputterelektrode einsetzbar
ist, deren Durchtrittsöffnung auf der Symmetrieachse liegt, daß
die Sputtexelektrode aus nichtmagnetischem Material besteht und
um ihre Durchtrittsöffnung ein Rohr aus dem zu sputternden Material
aufweist.
Die Sputterelektrode ist derart ausgebildet, daß sie den größten Teil des Gasentladungsraumes ausfüllt, mit einem äußeren Ring
aus magnetischem Material einen Teil des Magnetjoches selbst bildet und gegenüber der Zwischenelektrode und Anode mittels
Isolationsscheiben elektrisch getrennt ist.
Um die Schwellen-Anregungsenergien der zu erzeugenden hochgeladenen
Ionen zu übertreffen, wird die Quelle mit größeren Entladungsspannungen (> 200 V) betrieben, wobei sich normalerweise
die Entladungsleistung über die Zerstörungsgrenze des Anodenschildes erhöhen würde. Bei der Erfindung wird durch den Einsatz
des Zylinders aus hochschmelzendem, nichtmagnetischem Metall mit enger, je nach Betriebsgas zu wählender Bohrung in die Zwischenelektrode
jedoch der Plasmawiderstand so heraufgesetzt, daß Entladungsstrom und somit Entladungsleistung in erträglichen Grenzen
bleiben; der Verlauf· des Magnetfeldes bleibt davon unbeeinträchtigt.
Die Erfingung wird im folgenden anhand zweier Ausführungsbeispiele
mittels der Figuren 1 bis 5 näher erläutert. Hierbei stellen die Figuren 1 u. 2 schematisch den Verlauf der Magnetflußdichte durch
den Gasentladungsraum der beiden Ausführungsbeispicle
dar,
die Figur 3 das. Ausführungsbeispiel ohne Sputterelektrode,
die Figur 4 das Ausführungsbeispiel mit Sputterelektrode und
die Figur 5 den elektrischen Schaltplan des zweiten Ausführungsbeispieles.
709837/0374
In der Figur 1 ist um die Symmetrieachse 1 der Quellenanordnung
eine Hälfte der Zwischenelektrode 2 mit Durchtrittsöffnung 3 und eine Hälfte der Anode 4 mit Durchtrittsöffnung 5 dargestellt.
Über der Symmetrieachse 1 ist die Axialkomponente der Magnetflußdichte
Baxja2 in relativen Einheiten mittels der Kurve 6 aufgetragen.
Die Kurve 6 weist ein ausgeprägtes Maximum 7 auf, in welchem die Durchtrittsöffnung 5 der Anode 4 direkt angeordnet ist.
In der Figur 2 ist ebenfalls über der Symmetrieachse 1 die Axialkomponente
der Magnetflußdichte in relativen Einheiten mittels der Kurve 8 aufgetragen. Die Magnetflußdichte erreicht ihren maximalen
Wert in etwa auf Höhe der Zwischenelektrode 2 mit Durchtrittsöffnung 3 und bleibt bis über die Anodendurchtrittsöffnung
hinweg nahezu konstant. Es herrscht also in etwa im gesamten Anodenraum 11 maximale axiale Magnetflußdichte.
Der hier beschriebene Verlauf der Magnetflußdichte (Fig. 1 und 2) verhindert das Auftreten von Plasmainstabilitäten und erlaubt damit
den Betrieb der Quelle bei Entladungsbedingungen, die für die Erzeugung hochgeladener Ionen erforderlich sind.
Die Figur 3 zeigt einen Schnitt durch eine Quelle, bei der eine Sputterelektrode nicht vorhanden ist. Ein Teil der Quelle wird
von dem Käthodenraum 12 gebildet, der ebenfalls zur Symmetrieachse
1 rotationssymmetrisch ist. Er wird im wesentlichen von der Zwischenelektrode 2 und der Abdeckplatte 13 eingeschlossen, wobei
durch die Abdeckplatte 13 die Zu- und Abführung zur eigentlichen Kathode 14 isoliert hindurchgeführt sind. In den Käthodenraum 12
führt die Gaszulcitung 15. Der Kathodenraum 12 wird vom inneren Teil des Magnetjoches 16 umschlossen. Das gesamte Magnetjoch, bestehend
aus den beiden Teilen 16 und 17, umschließt den Entladungsraum 11. Innerhalb des Teiles 16 liegt die das Magnetfeld entlang
der Symmetrieachse 1 erzeugende Magnetspule 18. Die Stirnseite 19 des Magnotjoches 17 ist der anodenseitige Polschuh, während der
709837/0374
Zwischenelektrodeneinsatz 2 den Zwischenelektrodenpolschuh bildet.
Der Zwischenelektrodeneinsatz 2 sowie der Einsatz 20 um die Durchtrittsöffnung 3 herum ragen in den Gasentladungsraum 11 hinein.
Der Magnetjochteil 17 ist von dem Magnetjochteil· 16 über die Isolationsscheibe 21 elektrisch getrennt. Außerdem wird die Magnetspule
18 mittels der Scheibe 22 aus·nichtmagnetischem Material
gegenüber dem Gasentladungsraum 11 abgetrennt. Der innere Teil 23
des Magnetjoches 16 wird über die Zuführungsleitung 24 und den
Ring 25 wassergekühlt.
Der einen Stirnseite 26 des Magnetjochteiles 17 mit der konischen
Ausnehmung 27 steht die Extraktionselektrode 28 gegenüber. Insbesondere steht die Spitze 29 mit ihrer Öffnung 30, welche ebenfalls
rotationssymmetrisch zur Symmetrieachse 1 liegt, der Durchtrittsöffnung 5 des Anodenschildes 4 gegenüber. Dieser Anodenschild
besteht aus zwei Teilen 31 und 32 und aus nichtmagnetischem Material, z. B. ElconiteR. Damit der Anodenschild 4 die hohe
thermische Belastung in der Nähe der Entladungsachse aushält, muß das nichtmagnetische Material gut wärmeleitend und zugleich hochschmelzend
sein. Aus wirtschaftlichen und praktischen Gründen ist der Anodenschild 4 in die beiden Teile 31, 32 aufgeteilt, wobei
der Teil 31 den Haltering und der Teil 32 den auswechselbaren Einsatz als Verschleißteil bildet.
Die in den Gasentladungsraum 11 hineinragende Oberfläche des
Anodenschildes 4, insbesondere-die Oberfläche 33 des auswechselbaren
Einsatzes 32 ist plan und steht senkrecht zur Symmetrieachse 1, während der der Extraktionselektrode 28 und deren Durch-,
trittsöffnung 30 gegenüberliegende Teil 34 um die Durchtrittsöffnung 5 becherförmig ausgebildet ist. Die Durchtrittsöffnung 5
ist auf ihrer zum Entladungsraum 11 weisenden Seite konisch ausgenommen,
wodurch' die Kanallänge verkleinert und die wirksame Kühlfläche vergrößert werden. Der Anodenschild 4 und hierbei insbesondere
der Teil 32 ist wassergekühlt. Die Wasserkühlung erfolgt
709837/0374
über den Einlaß 35 im Magnetjoch 37, wobei eine radiale Bohrung
zu einer ringförmigen Ausnehmung 37 führt, welche z. T. in der
bodenseitigen Stirnfläche 38 des Magnetjochteiles 17 wie auch in dem Anodenteil 32 eingefügt ist. Der Anodenschild 4 bzw.
seine beiden Teile 31 und 32 sind gegenüber der Bodenfläche 38 und gegeneinander mittels der O-Ringe 39 bis 41 abgedichtet.
Weiterhin führt durch den Magnetjochteil 17 die Zuführung 42 für
Gas zum Entladungsraum 11. Die Magnetjochteile 16 und 17 sind
gegenüber der iGOlationsscheibe 21 mittels der Dichtungen 43
und 44 abgedichtet.
Der sogenannte balancierte Betrieb, bei dem die Kathodenemission so eingestellt wird, daß die Potentialdifferenz zwischen Kathode
und Zwischenelektrode 2, 20 verschwindet, erweist sich für die Lebensdauer der Kathode 14 als günstig. Wird für die Zwischenelektrodenbuchse
20 ein Material gewählt, das gut Sekundärelektronen emittiert, so kann die eigentliche Kathode 14 noch mehr
geschont v/erden, ohne daß die Entladung im Gasentladungsraum beeinträchtigt wird.
Das Anlegen der genannten höheren Spannung führt, im Gegensatz zu bekannten Anordnungen, nunmehr nicht mehr zum Auftreten von
Instabilitäten, v/eil durch beträchtliche Erhöhung der Magnetflußdichte B die Entladung stabilisiert wird; die damit wiederum
erhöhte Leistungsdichte wird aber von der erfindungsgemäßen Anodenschildkonstruktion 4, 31, 32 ausgehalten. Bei gepulster
Entladung darf die Pulsleistung den Grenzwert für Dauerstrichbetrieb wesentlich übersteigen, wodurch der Anteil hochgeladener
Ionen im Plasma weiter vergrößert werden kann.
Mittels dieser Quelle (gilt auch für das nächste Ausführungsbeispiel)
sind Ionenstrahlen mit hoher spezifischer Ladung um 0,05 eo/Mo gleichmäßig für etwa 20 Stunden Betriebsdauer erzeugbar.
Die Lebensdauer der Quelle ist dadurch begrenzt, daß sich bei größerer Entladungsleistung nach einer bestimmten Brenndauer die
709837/0374
-*■
Kxtraktionsöffnuny 5 im Anodenschild 4 so vergrößert, daß der
exu aliji.-rte Strahl ionenoptisch nicht mehr beherrscht werden
kann..
Hei spiele; gemessener Ionenströme sind in der folgenden Tabelle aufgestellt:
5 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 0 | 9 | 10 | 11 | r | U | C-/ | |
Xe | 1R | 100 | 200 | 100 | 160 | 125 | 129 | 95 | 87 | 25 | 2.6 | -Ό. 3 | 25 | O/ /ο |
|
Ar | 1Ji | 500 | 1200 | 300 | 30 | 1 | 10 | C-/ /ο |
|||||||
Tl | I | B. 2 | 33 | 13 | 100 | ||||||||||
lücrboi bedeutet
ζ : Ladungszustand,
(S : Tastverhältnis,
I : Tonenstrom in yA,
ΙΛ : lononstrom während des Pulses in yA.
Dor Ionenstrom 1 wurde für Titan und der gepulste Ionenstrom ΙΛ
tür Xenon und Argon.aufgenommen. Die maximale Magnetflußdichte ·
liegt bei ca. 2 kG.
Als HoU-iobsstoffe für die Quelle finden Edelgase und Stickstoff
problemlos Verwendung. Gasförmige Verbindungen und Dämpfe bzw. nine ihrer Komponenten sind oft besonders für die heiße Kathode
14 aggressiv. Durch Einlaß eines Schutzgases durch die Zuführung
15 in den Kathodenraum 12 und Einlaß des aggressiven Bctriebsgases
durch den Zulauf 42 in den Entladungsraum 11 wird die Kathode 14 zuverlässig vor Korrosion bewahrt.
709837/0374
-/■
Mit der Ionenzerstaubungstechnik (Sputtering) können von allen
Festkörpern freie Atome gewonnen werden. Hierzu ist in der in der Fig. 4 dargestellten Ausführungsform der Erfindung zusätzlich
zu der Zwischenelektrode 2,20 und dem Anodenschild 4 innerhalb des Entladunysraumes 11 eine Sputterelekerode 47 eingebaut.
Der Kathodenraum 12 mit der Kathode 14, die Spule 18, die Magnetjochteile 16 und 17 sowie die Extraktionselektrode 28
bleiben unverändert. Der Übersichtlichkeit halber sind daher die anderen Bezugszoichen nicht aufgeführt worden.
Mittels der ringförmigen Sputterelektrode 47 können geladene Ionen von festen Substanzen erzeugt werden. Damit wegen auf-'
tretender Nebenentladungen die Isolationsscheibe 21 sowie die zusätzliche Isolationsscheibe 48 nicht bedampft werden und somit
die Betriebszeit drastisch verkürzt wird, ist die Sputterelektrode entsprechend ausgebildet. Sie nimmt nahezu den gesamten Platz im
Entladungsraum 11 ein. Allerdings besitzt sie einen flachen
Teil 49 zwischen der Zwischenelektrode 2 und dem Anodenschild 4. Um die Symmetrieachse 1 herum, d. h. um die Durchtrittsöffnung
der Sputterelektrode 47, 49 wird ein zylindrisches Rohr 51 ausdem zu sputternden Material eingesetzt. Die Sputterelektrode 47,
49 selbst besteht aus nichtmagnetischem Material. Sie ist jedoch von einem Ring 54 umgeben bzw. gehaltert, der zwischen den Isolationsscheiben
21 und 48 liegt. Der -Ring 54 besteht aus magnetischem Material und bildet einen Teil des Magnetjoches der
Quelle. Die Isolationsscheiben 21 und 48 sowie die dazugehörigen Dichtungen 43, 44 und 52, 53 trennen die einzelnen Teile 16, 17
und 54 elektrisch voneinander..
Mit einem möglichst langen Sputter-Zylinder 51 wird das Niederschlagen
von Atomen des zu sputternden Materials auf kalten Teilen des Innenraumes 11 weitgehend verhindert. Eine weitere Ökonomie
läßt sich dadurch erreichen, daß ein Sputter-Material als dünne Schicht im Kanal 50 etwa durch Aufdampfen, Plattieren oder elektrolytisch
angebracht wird. Damit können auch teuerste Materialien wjc angereicherte Isotope verwendet werden.
709837/0374
— 9 —
-•·
Die Durchtrittsöffnung 3 der Zwischenelektrode 2, 20 ist in diesem
Ausführungsbeispiel etwas größer als im Ausführungsbeispiel nach Figur 1.
Für den Fall einer gepulsten Entladung wird zweckmäßigerweise
auch die Spannung an der Sputterelektrode 47, 49, 51 gepulst. Es erweist sich dabei als günstig, den Sputterpuls gegenüber dem
Hauptentladungspuls verzögert einzuschalten und vorzeitig abzubrechen. Die nloktrische Schaltung für das Ausführungsbeispiel nach Fig.
int .in F.ig, 5 r.chcmatisch dargestellt. Der Einfachheit halber
sind wiederum nur die Kathode 14, die Magnetjochteile 16, 17, die Extraktionselektrode 28 sowie die Isolationsscheiben 21 und 48
mit der Sputterelektrode 51 bezeichnet. In der Norraalversion nach
Fig. 3 würde die Sputterelektrode 51 mit ihrer Spannungsversorgung Usp (typisch 300 V) entfallen. Die Extraktionsspannung ϋΈχ liegt
zwischen der Extraktionselektrode 28 und dem Magnetjochteil 17 bzw. dem Anodenschiid 4. Sie beträgt typisch 35 kV. Die Entladungsspannung
Uj? liegt zwischen dem Magnetjochteil 17 sowie der Kathode 14 und beträgt ca. 200 V. Der Magnetjochteil 16 liegt am
Spannungsteiler mit den Widerständen Rk bzw. Rgg zur Kathode 14
bzw. Anode 4, 17. Der Wert für den Widerstand RZe beträgt 1 kOhm
bei Gleichstroinbetrieb und 100 0hm bei Pulsbetrieb. Der Widerstand
RK kann bei Gleichstrombetrieb entfallen. Im gepulsten Betrieb
v/eist er einen Viert von 10 0hm auf. Uj^ ist die Versorgungsspannung
der Magnetspule 18, deren maximale Magnetflußdichte bei ca. 2 kG liegt·. Die Versorgungsspannung, Ugp für die Sputterelektrode 51
liegt zwischen dieser und der Anode 17, wobei der negative Pol an der Sputterelektrode liegt. Die Spannung ϋ^χ ist mit ihrem negativen
Pol an Erde angeschlossen.
709837/037*
- 10 -
Claims (8)
1.) Quelle zur Erzeugung einfach und/oder mehrfach geladener
Ionen mit einer Glühkathode sowie einer Zwischenelektrode
und einer Anode, die Durchtrittsöffnungen aufweisen und
einen Entladungsraum begrenzen, in dem Elektronen und/oder
Hilfsgas-Ionen die Ionen bilden, und mit einer ein Magnetfeld entlang einer gemeinsamen Symmetrieachse der Zwischenelektrode und Anode erzeugenden Spule mit Magnetjoch, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchtrittsöffnung (5) der Anode (4, 31, 32) im Bereich der maximalen Axialkomponente der Magnetflußdichte B angeordnet ist.
Ionen mit einer Glühkathode sowie einer Zwischenelektrode
und einer Anode, die Durchtrittsöffnungen aufweisen und
einen Entladungsraum begrenzen, in dem Elektronen und/oder
Hilfsgas-Ionen die Ionen bilden, und mit einer ein Magnetfeld entlang einer gemeinsamen Symmetrieachse der Zwischenelektrode und Anode erzeugenden Spule mit Magnetjoch, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchtrittsöffnung (5) der Anode (4, 31, 32) im Bereich der maximalen Axialkomponente der Magnetflußdichte B angeordnet ist.
2. Quelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich
der Anode (4, 31, 32) um die Durchtrittsöffnung (5) als Anodenschild
aus nichtmagnetischem Material ausgebildet ist.
3. Quelle nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Änodenschild (4, 31, 32) kühlbar ist.
4. Quelle nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet,
daß der Anodenschild (4, 31, 32) aus mindestens zwei Teilen (31 und 32) besteht und austauschbar ist.
709837/0 37 4
- 11 -
5. Quölle nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet,
daß um die Durchtrittsöffnung (3),der Zwischenelektrode
(2) ein Zylinder (20) aus hochschmelzendem, nichtmacjnctischcin
Material angeordnet ist.
6. Quelle nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß in den· Entladungsraum (11) zwischen
Zwischenelektrode (2, 20) und Anode (4, 31, 32) eine Sputterelektrode (47, 49, 51) einsetzbar ist, deren Durchtrittsöffnung
(50) auf der Symmetrieachse (1) liegt, daß die Sputterelektrode (47, 49, 51) aus nichtmagnetischem Material besteht
und um ihre Durchtrittsöffnung (51) ein Rohr (50) aus dem zu sputternden Material aufweist und daß die Sputterelektrode
(47, 49, 51) am Magnetjoch (16 und/oder 17) befestigt ist.
7. Quelle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sputterelektrode (47, 49) derart ausgebildet ist, daß sie
den größten Teil des Gasentladungsraumes (11) ausfüllt.
8. Quelle nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Sputterelektrode (47, 49, 51) einen äußeren Ring (54) enthält,
der einen Teil des Magnetjoches (16, 17) bildet und gegenüber der Zwischenelektrode (2, 20) und Anode (4, 31, 32) mittels
Isolationsscheiben (11, 48) elektrisch getrennt ist.
709837/0374
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2610165A DE2610165C2 (de) | 1976-03-11 | 1976-03-11 | Duoplasmatron-Ionenquelle zur Erzeugung mehrfach geladener Ionen |
GB8943/77A GB1578167A (en) | 1976-03-11 | 1977-03-03 | Ion generating source |
US05/774,655 US4123686A (en) | 1976-03-11 | 1977-03-04 | Ion generating source |
NL7702526A NL7702526A (nl) | 1976-03-11 | 1977-03-09 | Bron voor het leveren van enkelvoudig en/of meervoudig geladen ionen. |
JP2655977A JPS52110399A (en) | 1976-03-11 | 1977-03-10 | Ion generator |
FR7707416A FR2344116A1 (fr) | 1976-03-11 | 1977-03-11 | Source de production d'ions a charge simple ou multiple |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2610165A DE2610165C2 (de) | 1976-03-11 | 1976-03-11 | Duoplasmatron-Ionenquelle zur Erzeugung mehrfach geladener Ionen |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2610165A1 true DE2610165A1 (de) | 1977-09-15 |
DE2610165C2 DE2610165C2 (de) | 1983-11-10 |
Family
ID=5972151
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2610165A Expired DE2610165C2 (de) | 1976-03-11 | 1976-03-11 | Duoplasmatron-Ionenquelle zur Erzeugung mehrfach geladener Ionen |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4123686A (de) |
JP (1) | JPS52110399A (de) |
DE (1) | DE2610165C2 (de) |
FR (1) | FR2344116A1 (de) |
GB (1) | GB1578167A (de) |
NL (1) | NL7702526A (de) |
Families Citing this family (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
USRE34806E (en) * | 1980-11-25 | 1994-12-13 | Celestech, Inc. | Magnetoplasmadynamic processor, applications thereof and methods |
EP0056899A1 (de) * | 1980-12-04 | 1982-08-04 | Dubilier Scientific Limited | Gasionenquelle |
JPS5923432A (ja) * | 1982-07-30 | 1984-02-06 | Hitachi Ltd | プラズマイオン源 |
US4714860A (en) * | 1985-01-30 | 1987-12-22 | Brown Ian G | Ion beam generating apparatus |
US4841197A (en) * | 1986-05-28 | 1989-06-20 | Nihon Shinku Gijutsu Kabushiki Kaisha | Double-chamber ion source |
JP2530434B2 (ja) * | 1986-08-13 | 1996-09-04 | 日本テキサス・インスツルメンツ株式会社 | イオン発生装置 |
TW503432B (en) * | 2000-08-07 | 2002-09-21 | Axcelis Tech Inc | Magnet for generating a magnetic field in an ion source |
KR100864048B1 (ko) * | 2002-06-26 | 2008-10-17 | 세미이큅, 인코포레이티드 | 이온 소스 |
US6686595B2 (en) | 2002-06-26 | 2004-02-03 | Semequip Inc. | Electron impact ion source |
DE10241252B4 (de) * | 2002-09-06 | 2004-09-02 | Forschungszentrum Rossendorf E.V. | Sputterionenquelle |
US7041984B2 (en) * | 2004-05-20 | 2006-05-09 | Inficon, Inc. | Replaceable anode liner for ion source |
US8470141B1 (en) * | 2005-04-29 | 2013-06-25 | Angstrom Sciences, Inc. | High power cathode |
JP2013239303A (ja) * | 2012-05-14 | 2013-11-28 | National Institutes Of Natural Sciences | 電子ビーム多価イオン源における多価イオン生成方法 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1514972A1 (de) * | 1964-07-13 | 1970-03-05 | Atomic Energy Authority Uk | Ionenquelle |
DE2362723A1 (de) * | 1973-12-17 | 1975-06-26 | Schwerionenforsch Gmbh | Quelle zur erzeugung einfach und/oder mehrfach geladener ionen |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2061809A5 (de) * | 1969-04-04 | 1971-06-25 | Commissariat Energie Atomique |
-
1976
- 1976-03-11 DE DE2610165A patent/DE2610165C2/de not_active Expired
-
1977
- 1977-03-03 GB GB8943/77A patent/GB1578167A/en not_active Expired
- 1977-03-04 US US05/774,655 patent/US4123686A/en not_active Expired - Lifetime
- 1977-03-09 NL NL7702526A patent/NL7702526A/xx not_active Application Discontinuation
- 1977-03-10 JP JP2655977A patent/JPS52110399A/ja active Pending
- 1977-03-11 FR FR7707416A patent/FR2344116A1/fr active Granted
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1514972A1 (de) * | 1964-07-13 | 1970-03-05 | Atomic Energy Authority Uk | Ionenquelle |
DE2362723A1 (de) * | 1973-12-17 | 1975-06-26 | Schwerionenforsch Gmbh | Quelle zur erzeugung einfach und/oder mehrfach geladener ionen |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
GSI-Bericht A1-74, März 1974, S. 1-86 * |
Unilac-Projektbericht, Nr. 8, GSI-Ber. 73-4, 1973, S. 12-18 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
GB1578167A (en) | 1980-11-05 |
DE2610165C2 (de) | 1983-11-10 |
JPS52110399A (en) | 1977-09-16 |
US4123686A (en) | 1978-10-31 |
FR2344116A1 (fr) | 1977-10-07 |
FR2344116B1 (de) | 1983-01-21 |
NL7702526A (nl) | 1977-09-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0324817B1 (de) | Gaselektronischer schalter (pseudofunkenschalter) | |
Brown et al. | Vacuum arc ion charge-state distributions | |
DE3789618T2 (de) | Ionenerzeugende apparatur, dünnschichtbildende vorrichtung unter verwendung der ionenerzeugenden apparatur und ionenquelle. | |
DE69128195T2 (de) | Ionenplattierung mittels magnetronsputtern | |
DE2610165C2 (de) | Duoplasmatron-Ionenquelle zur Erzeugung mehrfach geladener Ionen | |
Sasaki et al. | Ion spectra of vacuum arc plasma with compound and alloy cathodes | |
DE3689428T2 (de) | Elektronenstrahlquelle. | |
EP0339554A2 (de) | Hochfrequenz-Ionenstrahlquelle | |
Bugaev et al. | The 100‐kV gas and metal ion source for high current ion implantation | |
DE69401479T2 (de) | Neutronenröhre mit magnetischem Elektroneneinschluss durch Dauermagneten und dessen Herstellungsverfahren | |
EP0810628A2 (de) | Quelle zur Erzeugung von grossflächigen, gepulsten Ionen- und Elektronenstrahlen | |
DE2602078A1 (de) | Niederdruck-gasentladungsrohr mit zuendeinrichtung | |
DE4000573A1 (de) | Elektronenstrahlerzeuger und emissionskathode | |
DE69221873T2 (de) | Magnetron | |
EP0277341B1 (de) | Anordnung zur Anwendung eines Lichtbogens | |
DE68919671T2 (de) | Universelle Kaltkathoden-Ionenerzeugungs- und -beschleunigungsvorrichtung. | |
DE1218078B (de) | Vorrichtung zum Erzeugen und Einschliessen eines Plasmas | |
EP1396870B1 (de) | Sputterionenquelle | |
DE3345493C2 (de) | Vorrichtung zum Stabilisieren eines Verdampfungslichtbogens | |
DE2362723C3 (de) | Ionenquelle zur Erzeugung einfach und/oder mehrfach geladener Ionen | |
DE10010706C2 (de) | Hohlkathoden-Sputter-Ionenquelle zur Erzeugung von Ionenstrahlen hoher Intensität | |
DE2025987C3 (de) | Ionenquelle | |
DE1253369B (de) | Anordnung zur Behandlung der Oberflaeche eines Koerpers mit Ionen | |
DE1690684A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Spruehen mit Hochfrequenz | |
DE3737142A1 (de) | Erzeugung von (duennen) schichten aus hochschmelzender bzw. sublimierender materie (leitender, halbleitender und nichtleitender) und gemischen davon mit pseudofunkenelektronenstrahlen |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OD | Request for examination | ||
8125 | Change of the main classification |
Ipc: H01J 27/10 |
|
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |