DE3834984C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung nach dem Oberbegriff des Patent
anspruchs 1.
In der Mikrostrukturtechnik, etwa bei der Herstellung von Halbleiter-Bau
elementen oder bei der Beschichtung von Materialien mit dünnen Filmen,
werden geladene oder ungeladene Teilchen benötigt, die zum Ätzen bzw.
Beschichten verwendet werden. Für die Herstellung dieser geladenen und
ungeladenen Teilchen dienen steuerbare Plasma- oder Ionenquellen, die
eine möglichst hohe Dichte der jeweils benötigten Teilchen bereitstellen
sollen. Beispielsweise ist es für viele Anwendungsfälle erwünscht, daß
Ionendichten von mehr als 1011 cm-3 bei akzeptabler Dichteverteilung
innerhalb des Plasmas zugelassen werden, was beispielsweise einer Argon-
Ionen-Sättigungsstromdichte von mehr als 10 mA/cm2 entspricht.
Es ist bereits ein Plasmaprozessor mit einem Plasmaerzeugungsbereich bekannt, in dem eine
Elektronen-Zyklotronresonanz erzeugt wird (DE-OS 37 29 347). Der Plasmaerzeugungsbereich
weist hierbei ein Plasmaerzeugungsrohr auf, in das eine Mikrowelle eingespeist wird und das
von zwei Spulen umgeben ist, die ein nicht-homogenes magnetostatisches Feld in axialer Richtung
ausbilden, wobei zumindest ein Teil des Magnetfelds der Spulenanordnung einer Drehbewegung
ausgesetzt ist. Die maximale Feldstärke rotiert hierbei gewissermaßen um die Achse
des Plasmaerzeugungsrohrs, so daß eine gleichmäßige Behandlung eines Substrats mittels eines
Plasmas ermöglicht wird.
Weiterhin ist eine Mikrowellenbreitstrahl-Ionenquelle bekannt, die einen zylindrischen Hohlraumresonator
aufweist, der von einer kreisringförmigen Magnetspule umschlossen ist (DD-PS
2 48 904). Aufgrund der Inhomogenität des statischen Magnetfelds der Spule stehen elektrische
Feldstärkekomponenten des hochfrequenten elektromagnetischen Feldes und magnetische
Feldstärkekomponenten senkrecht aufeinander, so daß sich eine Elektronen-Zyklotronresonanz
(=ECR) zur Plasmaanregung ausbildet.
Bei einer anderen bekannten Mikrowellen-Plasma-Einrichtung, mit der ein ECR-Betrieb ermöglicht
wird, ist ebenfalls ein Hohlraumresonator vorgesehen, der von einer Magnetspule umgeben
ist (M. Matsuoka, K. Ono: "Low-energy ion extraction with small dispersion from an
electron cyclotron resonance microwave plasma stream", Appl. Phys. Lett. 50 (26), 29. Juni
1987, S. 1864-1866). In einem Abstand von dieser Magnetspule ist eine zweite Magnetspule
vorgesehen, die den Feldgradienten des resultierenden Magnetfelds mitbestimmt. Da der Plasmastrom
vom Feldgradienten abhängt, kann mit Hilfe der zweiten Spule die Extraktion der Ionen
beeinflußt werden.
Es ist auch bekannt, höhere Moden in Hohlraumresonatoren zu dämpfen (N. Lehnhart und H.
Petersen:" Damping antennas for spurious rf-modes in electron-positron storage rings", Nuclear
Instruments and Methods, 1978, S. 51-52). Hierzu wird eine Dämpfungs-Antenne verwendet,
die einen Glaszylinder mit einem hieran anschließenden Lambda-Viertel-Resonator aufweist.
Des weiteren sind YIG (=Yttrium Iron Garnets)-Bauelemente und -Funktionsgruppen bekannt,
mit denen Schaltungsfunktionen im Mikrowellenbereich realisiert werden können (radio, fernsehen,
elektronik, Bd. 31, 1982, Heft 10, S. 661). Hierbei wird z. B. eine YIG-Kugel zwischen
den Polen eines Magneten angeordnet, dessen Feld durch Feldspulen erzeugt wird. Mit Hilfe
des Stroms durch die Feldspulen kann ein YIG-Resonator abgestimmt werden.
Schließlich ist auch eine Ionenquelle bekannt, die einen Mikrowellen-Hohlraumresonator aufweist
(US-PS 37 78 656). Um den Hohlraumresonator herum sind zwei Spulen angeordnet.
Diese Spulen, die in der Regel von einem gemeinsamen Gleichstrom durchflossen werden, erzeugen
ein statisches Magnetfeld, das parallel zur Längsachse des Hohlraumresonators verläuft.
Die Spulen können auch von verschiedenen Strömen derart durchflossen werden, daß das
statische Magnetfeld in einem vorgegebenen räumlichen Bereich für eine Elektronen-Zyklotronresonanz
ausreicht.
Dort ist bereits erkannt worden, daß
das Plasma selbst eine Verschiebung der
Resonanzfrequenz des Hohlraumresonators bewirkt.
Es wird dort
auch hervorgehoben, daß bei niedrigen Plasmadichten
die Frequenzdrift völlig verschwindet,
wenn das Magnetfeld so gewählt wird, daß die
Elektronen-Zyklotronresonanzbedingung erfüllt wird.
Jedoch werden dort in jedem Fall beide Spulen ausschließlich für den ECR-Betrieb eingesetzt und nicht
zur Abstimmung der Resonanzfrequenz.
Zur Abstimmung der Resonanzfrequenz des Hohlraumresonators ist dort eine mechanische Abstimmschraube
vorgesehen, die sich zwischen den beiden Spulen befindet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ionen- und Plasmaquelle
zu schaffen, welche auch bei großen Dimensionen relativ wenig Energie
benötigt und die schnell auf ihren maximalen Wirkungsgrad eingestellt
werden kann.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht insbesondere darin, daß der
durch das Plasma belastete Resonator sehr schnell auf Resonanz gebracht
werden kann, indem gyromagnetische Bauelemente in dem Resonator elek
trisch verstimmt werden. Druckschwankungen, Kontaminationen und der
gleichen während des Betriebs der Plasmaquelle werden auf diese Weise
schnell ausgeregelt. Außerdem ist es möglich, eine Modulation der Plasma
anregung willentlich herbeizuführen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und
wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine gyromagnetisch abstimmbare Quelle
für die Erzeugung geladener Teilchen;
Fig. 2 einen Ausschnitt aus einem Topfkreis der Quelle gemäß Fig. 1;
Fig. 3 den Verlauf der elektrischen und magnetischen Feldlinien der
Hauptmode in einem Topfkreis, der breiter als höher ist;
Fig. 4a einen Ausschnitt aus dem oberen Bereich des Topfkreises gemäß
Fig. 1;
Fig. 4b eine Draufsicht auf die in der Fig. 4a gezeigte Anordnung.
In der Fig. 1 ist ein Längsschnitt durch eine gyromagnetisch abstimmbare
Ionen- und Plasmaquelle 1 dargestellt, bei welcher das Prinzip der Elektron-
Zyklotron-Resonanz zur Anwendung kommt. Diese Ionen- und Plasmaquelle 1
weist ein Quarzgefäß 2 zur Aufnahme eines Plasmas auf, das auf seiner
Oberseite eine Einbuchtung 3 besitzt und auf seiner Unterseite mit einem
Extraktionsgitter versehen ist, mit dem Ionen abgezogen werden können.
Bei einer reinen Plasmaextraktion entfällt dieses Gitter 4. Um das Quarz
gefäß 2 herum ist ein Topfkreis 5 vorgesehen, der eine Öffnung 6 aufweist,
durch die ein Mikrowellen-Einkoppler 7 in einen Raum 8 eintritt, der sich
oberhalb des Quarzgefäßes 2 befindet. Die Einkopplung der Mikrowelle kann
kapazitiv, induktiv oder über eine Leitung erfolgen. Die Fig. 1 zeigt eine
kapazitive Einkopplung, bei der das Ende einer offenen Leitung in einen
Hohlraum hineinragt. Die Einkopplung erfolgt zweckmäßigerweise dort, wo
große elektrische Feldstärken auftreten.
Der Topfkreis 5 ist an die Einbuchtung 3 des Quarzgefäßes 2 angepaßt,
d.h. er besitzt ebenfalls eine Einbuchtung 9, in der sich eine ringförmige
Spule 10 befindet, die einen senkrechten Steg eines im Querschnitt T-förmigen
Weicheisenkerns 11 umgibt. Diese Spule 10 dient dazu, die
Elektron-Zyklotron-Resonanzbedingung herzustellen. Hat die eingekoppelte
Mikrowelle eine Frequenz von 2,45 GHz, so beträgt die von der Spule 10
erzeugte magnetische Flußdichte 8,75×10-2V×s/m2, damit die ECR-Bedingung
erfüllt ist.
Der Topfkreis 5 schmiegt sich im wesentlichen an die Außenkonturen des
Quarzgefäßes an, wobei allerdings im oberen Bereich die beiden in der
Längsschnittdarstellung erkennbaren Hohlräume 8 und 12 im Topfkreis 5
gebildet werden, die einen Ring bilden, der wenigstens teilweise die Spule
10 umgibt. Dieser Ring 8, 12 ist auf seiner Oberseite mit einem dünnen
Ring 13, 14 eines gyromagnetischen Materials, z.B. Ferrit, abgeschlossen.
Oberhalb dieses Rings 13, 14 und auf dem Topfkreis 5 befindet sich ein
rotationssymmetrischer Weicheisenkern 15, in den eine kreisringförmige
Abstimmspule 16 zur gyromagnetischen Einstellung der Resonanzfrequenz
des Topfkreises 5 eingelassen ist.
Der Topfkreis 5 stellt bei der Anordnung gemäß Fig. 1 einen kapazitiv
belasteten Resonator dar, der nach außen vollständig durch leitende, aber
magnetisch nicht abschirmende Wände, zum Beispiel aus Kupfer oder
Aluminium, abgeschlossen ist. Durch Veränderung der Gesamthöhe A des
Topfkreises 5 und/oder der Höhe a der den Boden der Einbuchtung 3 über
ragenden Einbuchtung 9 und/oder des Gesamtdurchmessers D des Topf
kreises 5 und/oder des Durchmessers d der Einbuchtung 9 läßt sich sowohl
eine im Topfkreis 5 stabile Feldkonfiguration als auch eine kapazitive Last
in weiten Grenzen variieren und so einem optimalen Arbeitspunkt der
Plasma- und Ionenquelle 1 anpassen.
Die Spule 10 erzeugt ein rotationssymmetrisches toroidales Magnetfeld
hinreichender Stärke, dessen Flußdichte zum Beispiel bei einer eingespeisten
Mikrowelle durch die Formel
bestimmt wird, wobei me die Masse eines Elektrons, e die Ladung eines
Elektrons und f die Frequenz der eingespeisten Mikrowelle bedeuten. Dieses
Magnetfeld erstreckt sich auch in die Plasmakammer, die vor dem Quarz
gefäß 2 gebildet wird. Durch unterschiedliche Stromspeisung dieser Spule 10
läßt sich die interne Zone, in der Elektron-Zyklotron-Resonanz auftritt,
in gewissen Grenzen einstellen.
Statt einer gewickelten Spule können für die Erzeugung eines ECR-Magnet
felds auch Permanentmagnete in einer Multicuspanordnung, einer Linien
anordnung oder in einer anderen geeigneten Anordnung vorgesehen sein.
Für die Erfindung wesentlich ist der gyromagnetische Ring 13, 14 in
Verbindung mit der Spule 16, durch deren Magnetfeld eine Verstimmung
des Topfkreises 5 bewirkt werden kann. Als gyromagnetischer Ring 13, 14
kommt, wie bereits erwähnt, zum Beispiel ein Ring aus Ferriten in Frage,
die ausgeprägte magnetische Eigenschaften, aber nur geringe Leitfähigkeit
haben, so daß in ihnen eine Wellenausbreitung möglich ist. Durch die Vor
magnetisierung solcher Ferrite lassen sich die Permeabilität bzw. die Di
elektrizitätskonstante verändern; man spricht dann von einer gyromagne
tischen Permeabilität bzw. Dielektrizitätskonstanten, die sich durch einen
Tensor beschreiben läßt. Der Topfkreis 5, der die gyromagnetischen Schei
ben 13, 14 enthält, läßt sich folglich durch das Magnetfeld der Spule 16
über die Veränderung der Permeabilität bzw. der Dielektrizitätskonstanten
verstimmen, wobei die Güte oder die Resonanzfrequenz oder beide in ge
wissen Grenzen geändert werden kann. Magnetisch abstimmbare ferri
magnetische Resonatoren weisen bekanntlich im Frequenzbereich zwischen
300 MHz bis etwa 100 GHz eine ausreichend hohe Resonanzgüte für den
Einsatz als frequenzbestimmende Elemente in abstimmbaren Halbleiter
oszillatoren und Filtern auf. Die Wirkungsweise der erwähnten Veränderung
der Permeabilität beruht auf der Anregung der ferrimagnetischen Resonanz
in vormagnetisierten Ferritkugeln oder -scheiben durch ein Wechselmagnet
feld mit Richtung senkrecht zum Vormagnetisierungsfeld. Als Festkörper
effekt ist die ferrimagnetische Resonanz unmittelbar mit der Kreiseleigen
schaft des Elektronenspins verknüpft, die in der angeregten Ferritprobe
zu einer Präzessionsbewegung der Drehimpulsachsen der Elektronenspins
um die Richtung des Vormagnetisierungsfelds führt, was auch als gyro
magnetischer Effekt bezeichnet wird (Meinke/Gundlach: Taschenbuch der
Hochfrequenztechnik, 4. Auflage, L 50, Punkt 9.8). Die Spinpräzessions
resonanz hängt über das gyromagnetische Verhältnis γ = 35,2 KHz m/A
linear mit dem Vormagnetisierungsfeld zusammen.
Dieses an sich aus der Hochfrequenztechnik für die elektrische Abstimmung
von Sendern bekannte Prinzip wird gemäß der Erfindung für die Kompen
sation der Resonanzfrequenzverschiebung eines durch ein Plasma belasteten
Topfkreisresonators verwendet. Aus der Störungstheorie (R. F.
Harrington: Time-Harmonic Electromagnetic Fields, McGraw-Hill Book
Company, 1961, Kapitel 7) folgt für die Resonanzverschiebung Δω = ω-ω₀ eines
mit einem gyromagnetischen Material des Volumens Δτ belasteten Re
sonators:
mit
ω₀ Resonanzfrequenz des unbelasteten Resonators, d. h. es befindet sich kein gyromagnetisches Material in dem Hohlraumresonator;
Δω Verschiebung der Resonanzfrequenz;
ε, μ Hochfrequenz-Dielektrizitäts- und Permeabilitätszahl einer ungestörten Substanz innerhalb des Resonators, d. h. es treten keine externen elektrischen und/oder magnetischen Felder auf;
Δε, Δμ Änderung von ε und μ aufgrund externer elektrischer und/oder magnetischer Felder;
E, H elektrisches bzw. magnetisches Feld innerhalb des gestörten Resonators, d. h. des durch den gyromagnetischen Werkstoff verstimmten Resonators;
E₀*, H₀* konjugiert komplexe elektrische bzw. magnetishe Felder innerhalb des verstimmten Resonators;
dτ Raumelement des Resonators.
ω₀ Resonanzfrequenz des unbelasteten Resonators, d. h. es befindet sich kein gyromagnetisches Material in dem Hohlraumresonator;
Δω Verschiebung der Resonanzfrequenz;
ε, μ Hochfrequenz-Dielektrizitäts- und Permeabilitätszahl einer ungestörten Substanz innerhalb des Resonators, d. h. es treten keine externen elektrischen und/oder magnetischen Felder auf;
Δε, Δμ Änderung von ε und μ aufgrund externer elektrischer und/oder magnetischer Felder;
E, H elektrisches bzw. magnetisches Feld innerhalb des gestörten Resonators, d. h. des durch den gyromagnetischen Werkstoff verstimmten Resonators;
E₀*, H₀* konjugiert komplexe elektrische bzw. magnetishe Felder innerhalb des verstimmten Resonators;
dτ Raumelement des Resonators.
Die größten Änderungen der Resonanzfrequenz treten dann auf, wenn die
Perturbation, d. h. das gyromagnetische Material im Resonator, am Orte
maximaler elektrischer Feldstärke E und verschwindendem magnetischem
Feld H oder umgekehrt lokalisiert ist.
Ist das Verhältnis des Volumens Δτ des gyromagnetischen Materials zum
Gesamtvolumen τ des Resonators klein, so gilt mit hinreichender Genauig
keit E = E₀ und H = H₀. Für E und H können so mit guter Näherung die
formabhängigen inneren Felder in dem gyromagnetischen Material Eint. bzw.
Hint. angenommen werden.
Die Frequenzverschiebung, die sich durch eine Änderung der Dielektrizitäts
kennzahl einstellt, ist durch
gegeben, während die Frequenzverschiebung, die sich durch eine Änderung
der Permeabilität ergibt, durch die Gleichung
definiert ist.
Vereinfachend wurden hierbei in beiden Fällen die magnetische und die
elektrische Feldenergie im Nenner der Ausgangsgleichung einander gleich
gesetzt. Die stoffliche Zusammensetzung, die Form und die Positionierung
des Rings 13, 14 aus gyromagnetischem Material werden so gewählt, daß
Δω/ω₀ in Abhängigkeit von extern angelegten Feldern ein Maximum
annimmt. Für die technisch bedeutsame Frequenzverschiebung durch Änderung
der Hochfrequenz-Permeabilität sind im wesentlichen die Arbeitsfrequenz ω,
die Formgebung des gyromagnetischen Werkstoffs, die Positionierung des
gyromagnetischen Werkstoffs innerhalb des Resonators, die Arbeitsmode
des Resonators, die Größe des externen statischen Magnetfelds und die
Orientierung des externen Magnetfeld-Vektors relativ zum Hochfrequenz
magnetfeldvektor, vorzugsweise der Hauptmode im Resonator, von Bedeutung.
In der Fig. 2 sind die Einbuchtung 3 des Quarzgefäßes 2, die Spule 10, der
Weicheisenkern 11 und die Einbuchtung 9 des Topfkreises 5 noch einmal
im einzelnen dargestellt. Die Richtung des Stromflusses durch die Spule 10
ist dabei durch die Symbole ⊗ bzw. ⊖ bei 17 und 18 angedeutet. Das
Symbol bei 17 bedeutet hierbei den hineinfließenden Strom, während das
Symbol bei 18 den herausfließenden Strom bedeutet. Durch diesen Strom
fluß baut sich eine magnetische Flußdichte B auf, die durch die Linien 19,
20 schematisch dargestellt ist. Man erkennt hierbei, daß die Flußdichte 20
auf der rechten Seite im Uhrzeigersinn verläuft. Dagegen hat die Fluß
dichte 19 eine Richtung im Gegenuhrzeigersinn. Dies bedeutet, daß sich
die Flußdichten 19, 20 im Steg 21 des T-förmigen Weicheisenkerns 11
addieren. Der die Spule 10 durchfließende Strom ist stets ein Gleichstrom,
so daß das hierdurch erzeugte magnetische Feld auch stets ein Gleichfeld
ist.
Die in der Fig. 2 gezeigte Anordnung dient zur Erzeugung einer Feldstärke
für die Elektron-Zyklotron-Resonanz und ist als solche im Prinzip nicht neu.
Von Bedeutung ist indessen, daß die Spule 10 in der Einbuchtung 3 vor
gesehen ist und daß der Durchmesser D des Topfkreises 5 zur Höhe A des
Topfkreises 5 in einem bestimmten Verhältnis steht. Ist D größer als A,
so stellt sich die Feldverteilung im Topfkreis 5 so ein, wie es die Fig. 3
zeigt. Man erkennt hierbei, daß die elektrischen Feldlinien 22, 23 der
Hauptmode der Mikrowelle bogenförmig vom Quersteg 33 des Weicheisen
kerns zur Resonatorwand 9 verlaufen, während andere elektrische Feldlinien
24 bis 32 vom Steg 21 des Weicheisenkerns 11 auf das Extraktionsgitter 4
gerichtet sind. Die magnetischen Feldlinien, von denen nur eine Feldlinie
45 dargestellt ist, verlaufen kreisringförmig um den Steg 21, d.h. am
oberen Rand des Topfkreises 5 verlaufen die magnetischen Feldlinien
parallel zur Topfkreis-Ebene.
An dem oberen Rand des Topfkreises 5 wird ein gyromagnetischer Kreis
ring, von dem man die zwei Scheiben 13, 14 erkennt, so plaziert, daß das
in ihm wirksame erzeugte Magnetfeld 39, 40 senkrecht zu den magnetischen
Feldlinien 45 verläuft. Wie dieses externe Magnetfeld 39, 40 erzeugt wird,
zeigt die Fig. 4a. Man erkennt aus dieser Darstellung, daß der Weich
eisenkern 15 einen im wesentlichen E-förmigen Querschnitt hat, wobei
zwischen den äußeren Stegen 34, 35 des E und um dessen Mittelsteg 36
herum die Spule 16 gewunden ist. Die Richtung des Stromes I, der durch
die Spule 16 fließt, ist durch die Symbole 37, 38 dargestellt, wobei das
Symbol 37 den hineinfließenden Strom und das Symbol 38 den heraus
fließenden Strom I bezeichnet. Auch hier handelt es sich bei dem durch
die Spule 16 fließenden Strom um einen Gleichstrom, so daß ein magne
tisches Gleichfeld erzeugt wird. Die magnetischen Feldlinien, die sich auf
bauen, sind mit 39 und 40 bezeichnet. Man erkennt, daß diese Feldlinien
den Ring 13, 14 aus gyromagnetischem Material durchdringen und somit
vormagnetisieren. Die Ausbuchtungen des Topfkreises 5 sind mit 41 und 42
bezeichnet, wobei diese Ausbuchtungen natürlich ein ringförmiges Gebilde
darstellen.
In der Fig. 4b ist die Anordnung der Fig. 4a noch einmal in einer ge
schnittenen Draufsicht dargestellt, wobei dicht oberhalb der Spule 16 ein
Schnitt durchgeführt ist. Der Ring 34, 35 ist hierbei als kreisringförmiger
Querschnitt des Weicheisenkerns 15 erkennbar. Das gyromagnetische Material,
das in der Fig. 4a durch zwei Querschnitte 13 und 14 dargestellt war,
ist hier deutlich als Kreisring 13, 14 zu erkennen. Entsprechendes gilt für
die Ausbuchtungen 41, 42 des Topfkreises 5, die zwei Zylindermäntel 41,
42 bilden, welche das gyromagnetische Material einschließen. Die magne
tischen Feldlinien 43 der Grundmode der eingespeisten Mikrowelle sind
dabei als Kreis angedeutet, während die Feldlinien des externen Felds Hext
mit 44 bezeichnet sind und radial von innen nach außen verlaufen. Ist e
die Breite des Kreisrings 13, 14 und c seine Höhe, so lassen sich für e<c
und eine hinreichende Dicke c des gyromagnetischen Materials bei Ver
wendung von Ferriten Frequenzverstimmungen |Δω|/ω₀ in der Größen
ordnung von 10% erzielen. Die dazu erforderlichen statischen Magnetfelder
der Vormagnetisierung durch die Spule 16 liegen bei maximal 1 kOe und
sind technisch problemlos zu realisieren.
Die Regeleinrichtung, welche den Strom durch die Spule 16 verändert, ist
im einzelnen nicht dargestellt. Es kann jedoch eine Regeleinrichtung Ver
wendung finden, wie sie in der Hochfrequenztechnik bei der gyromagne
tischen Abstimmung von Sendern üblich ist.
Bei Verwendung von Dauermagneten anstelle des Elektromagneten 15, 16
ist eine schnelle Ausregelung der Belastungen des Topfkreises 5 durch das
Plasma nicht ohne weiteres möglich. Es wäre allerdings denkbar, die ein
zelnen Magnete mittels kleiner motorischer Antriebe dem Weicheisenkern 15
mehr oder weniger zu nähern. Die motorischen Antriebe könnten dann
wieder mit denselben elektrischen Signalen angesteuert werden wie die
Spule 16.
Claims (12)
1. Einrichtung zur Erzeugung von elektrisch geladenen und/oder ungeladenen Teilchen, bei
der in einen mit einem Gas oder Gasgemisch gefüllten Hohlraumresonator elektromagnetische
Energie eingeführt wird und bei der ein erstes Magnetfeld das Gas oder Gasgemisch durchsetzt
und zur Erzeugung einer Elektronenzyklotronresonanz dient und bei der ein zweites, vom ersten
Magnetfeld unabhängiges Magnetfeld erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das
zweite Magnetfeld (Hext, 34,39) gyromagnetisches Material (13, 14) durchdringt, das sich in
dem Hohlraumresonator (5) befindet, wodurch die Resonanzfrequenz des Hohlraumresonators
(5) beeinflußt wird.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraumresonator ein
Topfkreis (5) ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Magnetfeld (Hext)
durch einen Elektromagneten (16) erzeugt wird, dessen Spule in einem magnetisch leitenden
Teil (15) angeordnet ist, wobei dieser magnetisch leitende Teil (15) einen Spalt aufweist, in
dem sich der Gegenstand (13, 14) aus gyromagnetischem Material befindet.
4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Auf
nahme der geladenen und/oder ungeladenen Teilchen ein Glasgefäß (2)
vorgesehen ist, welches auf seiner Oberseite geschlossen ist und eine
Einbuchtung (3) für die Aufnahme eines die ECR-Bedingung erfüllenden
Erzeugers des ersten Magnetfelds aufweist.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Glas
gefäß (2) von dem Topfkreis (5) umgeben ist, wobei sich dieser Topfkreis
(5) im wesentlichen den Konturen des Glasgefäßes (2) anpaßt und ledig
lich in einem Bereich (8, 12), in dem die elektromagnetische Energie ein
gespeist wird, einen freien Raum entstehen läßt.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf der dem
Glasgefäß (2) abgewandten Oberseite des freien Raums (8, 12) gyromagne
tisches Material (13, 14) vorgesehen ist.
7. Einrichtung nach einem oder nach mehreren der vorangegangenen An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Glasgefäß (2) und der Topfkreis
(5) rotationssymmetrisch sind, daß das gyromagnetische Material die Form
eines Kreisrings (13, 14) hat, der auf der Oberseite des freien Raums (8,
12) angeordnet ist und daß dieser Kreisring (13, 14) in einer Aussparung
eines Weicheisenkerns (15) liegt, der von dem Feld eines Dauer- oder
Elektromagneten (16) beaufschlagt wird.
8. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Erzeuger
des für die ECR-Bedingung erforderlichen Magnetfelds ein Elektromagnet
ist, der eine Spule (10) aufweist, welche um den senkrechten Schenkel (21)
eines im Querschnitt T-förmigen Weicheisenteils (11) gewickelt ist, wobei
der querverlaufende Schenkel des T parallel zum Boden der Einbuchtung (3)
des Glasgefäßes (2) verläuft.
9. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Glas
gefäß (2) auf seiner Unterseite mit einem Extraktionsgitter (4) abge
schlossen ist.
10. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Topf
kreis (5) einen Durchmesser D und eine Höhe A hat, wobei die Einbuchtung
dieses Topfkreises (5) einen Durchmesser d und eine Höhe a aufweist und
die ungefähre Bedingung A = 2a bzw. D = 2d gilt.
11. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Topf
kreis (5) eine Aussparung (6) aufweist, durch welche die Einkopplung der
elektromagnetischen Energie erfolgt.
12. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ein
richtung zur Erfassung der Resonanzbedingung vorgesehen ist, die bei Nicht
vorliegen von Resonanz den Stromfluß durch eine Spule (16) derart beein
flußt, daß das durch diesen Stromfluß erzeugte Magnetfeld ein gyromagne
tisches Material (13, 14) durchdringt, welches hierauf seine magnetischen
Eigenschaften verändert und die Resonanzbedingung wieder herstellt.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3834984A DE3834984A1 (de) | 1988-10-14 | 1988-10-14 | Einrichtung zur erzeugung von elektrisch geladenen und/oder ungeladenen teilchen |
US07/420,243 US5021919A (en) | 1988-10-14 | 1989-10-12 | Device for the generation of electrically charged and/or uncharged particles |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3834984A DE3834984A1 (de) | 1988-10-14 | 1988-10-14 | Einrichtung zur erzeugung von elektrisch geladenen und/oder ungeladenen teilchen |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3834984A1 DE3834984A1 (de) | 1990-04-19 |
DE3834984C2 true DE3834984C2 (de) | 1992-08-13 |
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ID=6365096
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
DE3834984A Granted DE3834984A1 (de) | 1988-10-14 | 1988-10-14 | Einrichtung zur erzeugung von elektrisch geladenen und/oder ungeladenen teilchen |
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---|---|
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DE (1) | DE3834984A1 (de) |
Families Citing this family (11)
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