JP2528859B2 - 荷電粒子源 - Google Patents
荷電粒子源Info
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- JP2528859B2 JP2528859B2 JP62042557A JP4255787A JP2528859B2 JP 2528859 B2 JP2528859 B2 JP 2528859B2 JP 62042557 A JP62042557 A JP 62042557A JP 4255787 A JP4255787 A JP 4255787A JP 2528859 B2 JP2528859 B2 JP 2528859B2
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- charged particle
- particle source
- mechanical oscillator
- electric field
- mechanical
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J27/00—Ion beam tubes
- H01J27/02—Ion sources; Ion guns
- H01J27/26—Ion sources; Ion guns using surface ionisation, e.g. field effect ion sources, thermionic ion sources
-
- 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
- H01J3/02—Electron guns
- H01J3/021—Electron guns using a field emission, photo emission, or secondary emission electron source
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は集束イオン・電子ビーム技術に係り、特に、
GHz帯までの高周波パルスビームを安定に、電化粒子エ
ネルギに変動を与することなく出すことの出来る電化粒
子源に関する。
GHz帯までの高周波パルスビームを安定に、電化粒子エ
ネルギに変動を与することなく出すことの出来る電化粒
子源に関する。
従来、集束パルスビームを扱つた例はないが、従来技
術の流用によりこれを達成することもできる。特公昭52
−35839号公報に示されているごとく、チツプ電極近傍
に制御電極を設け、これに印加する電圧を変えることに
より、エミツシヨン電流を変えることができる。上記公
知例はモニタ電流信号をこの制御電極電圧に負帰還させ
ることにより、電流の安定化を計つたものであるが、パ
ルスビームを得るにはこの制御電極に交流（高周波）電
圧を印加してやれば良いことは容易に類推できることで
ある。
術の流用によりこれを達成することもできる。特公昭52
−35839号公報に示されているごとく、チツプ電極近傍
に制御電極を設け、これに印加する電圧を変えることに
より、エミツシヨン電流を変えることができる。上記公
知例はモニタ電流信号をこの制御電極電圧に負帰還させ
ることにより、電流の安定化を計つたものであるが、パ
ルスビームを得るにはこの制御電極に交流（高周波）電
圧を印加してやれば良いことは容易に類推できることで
ある。
上記従来技術では制御電極に印加した交流（高周波）
電界が、加速電界に重畳されるため、電子に較べ質量の
大きいイオンでは飛行スピードが小さいので、加速空間
を移動している間に電界強度が変わり、イオンか発生し
たときの交流（高周波）の位相によりイオンにエネルギ
の違いができることになり、ビームエネルギ巾が広がる
原因となる。とくにパルス繰返し周波数が高い場合には
この影響は大きい。また更にGHz帯のパルスを発生させ
ようとするとマイクロ波立体回路技術を使うことにな
り、従来の集束荷電粒子源に適用するのは難しい。
電界が、加速電界に重畳されるため、電子に較べ質量の
大きいイオンでは飛行スピードが小さいので、加速空間
を移動している間に電界強度が変わり、イオンか発生し
たときの交流（高周波）の位相によりイオンにエネルギ
の違いができることになり、ビームエネルギ巾が広がる
原因となる。とくにパルス繰返し周波数が高い場合には
この影響は大きい。また更にGHz帯のパルスを発生させ
ようとするとマイクロ波立体回路技術を使うことにな
り、従来の集束荷電粒子源に適用するのは難しい。
本発明の目的は、エネルギ巾を広げることなく、また
従来不可能であつた高周波（GHz帯）の繰返し周波数の
パルス化放射荷電粒子流を発生する荷電粒子源を提供す
ることにある。
従来不可能であつた高周波（GHz帯）の繰返し周波数の
パルス化放射荷電粒子流を発生する荷電粒子源を提供す
ることにある。
上記目的は、針状電極に機械的振動子を直結し、該機
械的振動子を駆動させる電源から信号を送って該機械的
振動子を動作させて前記液体に機械的な振動の波を発生
させて液体部に定在波をたて、放出される荷電粒子流の
強度を周期的に変化せしめるようにしたことにより達成
される。
械的振動子を駆動させる電源から信号を送って該機械的
振動子を動作させて前記液体に機械的な振動の波を発生
させて液体部に定在波をたて、放出される荷電粒子流の
強度を周期的に変化せしめるようにしたことにより達成
される。
上記により、針状電極１の先端の液状物質２の形状が
第２図に示すように形状３と形状４の間を周期的に変化
する。第２図（ａ）は周波数が高い場合で、（ｂ）は周
波数が低い場合を示す。つまり、これにより先端の曲率
半径ｒが周期的に変わり、電界強度も周期的に変化す
る。Mullerの与えた実験式（文献:E.W.Muller:Field Io
nigation and Field Ion Microscopy,Advances in Elec
tronics and Electron Physics X III,83〜179,（196
0））によれば電界強度Ｅは次式で表わされる。
第２図に示すように形状３と形状４の間を周期的に変化
する。第２図（ａ）は周波数が高い場合で、（ｂ）は周
波数が低い場合を示す。つまり、これにより先端の曲率
半径ｒが周期的に変わり、電界強度も周期的に変化す
る。Mullerの与えた実験式（文献:E.W.Muller:Field Io
nigation and Field Ion Microscopy,Advances in Elec
tronics and Electron Physics X III,83〜179,（196
0））によれば電界強度Ｅは次式で表わされる。
Ｖは針状電極と引出し電極間に印加された電位差であ
る。半径ｒが小さいと電界強度は大きい。イオン電流ま
たは電子電流は電界強度に対して、第３図に示すよう
に、臨界電界強度E0を越えると急激に増大する。ここで
針状電極１を正の電位に保てば正イオンを放出し、負の
電位に保てば電子または負イオンを放出することができ
る。いま、第２図の形状４のときに電界強度がE0より小
さく、形状３のときE0より大になるように設定してやる
とパルスビームを出すことができる。機械的振動を与え
るための振動子として超音波振動子を使えば数kHzから
数GHzまでのパルスを出すことが可能となる。
る。半径ｒが小さいと電界強度は大きい。イオン電流ま
たは電子電流は電界強度に対して、第３図に示すよう
に、臨界電界強度E0を越えると急激に増大する。ここで
針状電極１を正の電位に保てば正イオンを放出し、負の
電位に保てば電子または負イオンを放出することができ
る。いま、第２図の形状４のときに電界強度がE0より小
さく、形状３のときE0より大になるように設定してやる
とパルスビームを出すことができる。機械的振動を与え
るための振動子として超音波振動子を使えば数kHzから
数GHzまでのパルスを出すことが可能となる。
以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。液
状物質２を表面に付着させた針状電極１は電歪あるいは
磁歪を応用した機械的振動子８により振動を与えられる
ようになつている。なお、９は振動子８を駆動するため
の電源であり、絶縁トランス10により大地と絶縁されて
いる。11は針状電極にイオン加速電位を与えるための加
速電源である。また６は引出し電極であり、この図では
接地電位を与えられている。12は補助電極５にバイアス
電位を与えるための電源である。針状電極１の表面に付
着した液状物質２は、それぞれに適当な電位を印加され
た針状電極1,補助電極５および引出し電極６によつて作
られる電界による静電気力により、円錐状の形状にな
る。この状態で振動子８を駆動すれば液状物質２に機械
的振動の波がたち、第２図に示したような定在波ができ
る。この場合励振周波数と、液状物質２の表面張力や密
度などにより、定在波の波長や、形が変わる。つまり、
いつも第２図のような振動になるとは限らず、第４図に
示すように先端が振動の節になることもある。この場
合、先端を振動の腹になるようにするために励振電源９
には周波数の可変調節機能を設けてあり、この調整によ
り先端部に振動の腹を持つてこさせることが可能であ
る。
状物質２を表面に付着させた針状電極１は電歪あるいは
磁歪を応用した機械的振動子８により振動を与えられる
ようになつている。なお、９は振動子８を駆動するため
の電源であり、絶縁トランス10により大地と絶縁されて
いる。11は針状電極にイオン加速電位を与えるための加
速電源である。また６は引出し電極であり、この図では
接地電位を与えられている。12は補助電極５にバイアス
電位を与えるための電源である。針状電極１の表面に付
着した液状物質２は、それぞれに適当な電位を印加され
た針状電極1,補助電極５および引出し電極６によつて作
られる電界による静電気力により、円錐状の形状にな
る。この状態で振動子８を駆動すれば液状物質２に機械
的振動の波がたち、第２図に示したような定在波ができ
る。この場合励振周波数と、液状物質２の表面張力や密
度などにより、定在波の波長や、形が変わる。つまり、
いつも第２図のような振動になるとは限らず、第４図に
示すように先端が振動の節になることもある。この場
合、先端を振動の腹になるようにするために励振電源９
には周波数の可変調節機能を設けてあり、この調整によ
り先端部に振動の腹を持つてこさせることが可能であ
る。
また、13は放出電流検出用抵抗器であり、この両端に
発生する電圧（出射電流に比例）を平滑化した信号を振
動強度に負帰還させることにより、放出電流の安定化が
できる。
発生する電圧（出射電流に比例）を平滑化した信号を振
動強度に負帰還させることにより、放出電流の安定化が
できる。
なお、この放出電流検出用抵抗器13からの信号のかわ
りに、引出し電極６に流入する電流信号、または引出し
電極６の下流に設けた電流検出器からの信号を使つても
同様の効果が得られる。
りに、引出し電極６に流入する電流信号、または引出し
電極６の下流に設けた電流検出器からの信号を使つても
同様の効果が得られる。
第５図は本発明の別の実施例を示す図である。14,15
はそれぞれX,Y方向のビーム偏向電極であり、16はその
駆動電源である。振動子駆動電源９の励振信号と同期し
てこの偏向電源を駆動させることにより照射面17に示す
ようにX,Y平面上に周期的な照射を行うことが可能とな
る。
はそれぞれX,Y方向のビーム偏向電極であり、16はその
駆動電源である。振動子駆動電源９の励振信号と同期し
てこの偏向電源を駆動させることにより照射面17に示す
ようにX,Y平面上に周期的な照射を行うことが可能とな
る。
第１図及び第５図の実施例は正イオンビームを引出す
ものであるが加速電源の極性を逆にすれば電子または負
イオンビームを引き出すことができる。このような本実
施例によれば、エネルギ巾を広げることなく、従来不可
能であったGHz帯のパルス集束ビームが出せ、これは応
用分野によっては直流として扱うことも可能である。ま
た、直流電界だけでビームを引出す場合に比べて弱い電
界で引出せるため、液状物質の形状が安定であり、これ
により引出されるビームも安定になる。更に、直流の加
速電圧に交流電圧を重畳、又は補助電極に交流電圧を印
加した場合と比べて、粒子のエネルギの変動が少ないビ
ームが得られる。
ものであるが加速電源の極性を逆にすれば電子または負
イオンビームを引き出すことができる。このような本実
施例によれば、エネルギ巾を広げることなく、従来不可
能であったGHz帯のパルス集束ビームが出せ、これは応
用分野によっては直流として扱うことも可能である。ま
た、直流電界だけでビームを引出す場合に比べて弱い電
界で引出せるため、液状物質の形状が安定であり、これ
により引出されるビームも安定になる。更に、直流の加
速電圧に交流電圧を重畳、又は補助電極に交流電圧を印
加した場合と比べて、粒子のエネルギの変動が少ないビ
ームが得られる。
以上説明した本発明の荷電粒子源によれば、針状電極
に機械的振動子を直結し、該機械的振動子を駆動させる
電源から信号を送って該機械的振動子を動作させて前記
液体に機械的な振動の波を発生させて液体部に定在波を
たて、放出される荷電粒子流の強度を周期的に変化せし
めるようにしたものであるから、エネルギ巾を広げるこ
となく、また、従来不可能であった高周波の繰返し周波
数のパルス化放射荷電粒子流を発生することができる効
果がある。
に機械的振動子を直結し、該機械的振動子を駆動させる
電源から信号を送って該機械的振動子を動作させて前記
液体に機械的な振動の波を発生させて液体部に定在波を
たて、放出される荷電粒子流の強度を周期的に変化せし
めるようにしたものであるから、エネルギ巾を広げるこ
となく、また、従来不可能であった高周波の繰返し周波
数のパルス化放射荷電粒子流を発生することができる効
果がある。
第１図は本発明の一実施例を示す図、第２図は本発明の
作用を説明する図、第３図は一般的な、針状電極による
荷電粒子源の電圧電流特性を示す図。第４図は不都合な
定在波が立つた様子を示す図、第５図は本発明の別の実
施例を示す図である。 １……針状電極、２……液状物質、3,4,3′,4′,3″,
4″……液状物質を振動させた場合の外形、５……補助
電極、６……引出し電極、７……フランジ、８……機械
的振動子、９……振動子駆動電源、10……絶縁トラン
ス、11……加速電源、12……バイアス電源、13……電流
検出用抵抗器、14……Ｘ偏向電極、15……Ｙ偏向電極、
16……偏向電極駆動電源、17……照射面。
作用を説明する図、第３図は一般的な、針状電極による
荷電粒子源の電圧電流特性を示す図。第４図は不都合な
定在波が立つた様子を示す図、第５図は本発明の別の実
施例を示す図である。 １……針状電極、２……液状物質、3,4,3′,4′,3″,
4″……液状物質を振動させた場合の外形、５……補助
電極、６……引出し電極、７……フランジ、８……機械
的振動子、９……振動子駆動電源、10……絶縁トラン
ス、11……加速電源、12……バイアス電源、13……電流
検出用抵抗器、14……Ｘ偏向電極、15……Ｙ偏向電極、
16……偏向電極駆動電源、17……照射面。
Claims (5)
- 【請求項１】液体状の物質で覆われた針状電極に正、又
は負の高電圧を印加することによりイオン、又は電子を
放出させる荷電粒子源において、 前記針状電極に機械的振動子を直結し、該機械的振動子
を駆動させる電源から信号を送って該機械的振動子を動
作させて前記液体に機械的な振動の波を発生させて液体
部に定在波をたて、放出される荷電粒子流の強度を周期
的に変化せしめるようにしたことを特徴とする荷電粒子
源。 - 【請求項２】液体中を伝わる前記機械的振動子の振動波
が作る定在波を調整するため、前記機械的振動子に加え
る振動周波数を可変させる機能を持たせたことを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の荷電粒子源。 - 【請求項３】動作中時間的に変化する荷電粒子放射点の
電界強度の値のなかで最も弱い値が、荷電粒子の出はじ
まる臨海電界強度よりも弱くなるように動作電界を設定
したことを特徴とする特許請求の範囲第１項、又は第２
項記載の荷電粒子源。 - 【請求項４】放射電流値、又は放射電流のモニタ値を前
記機械的振動子の電源に負帰還させることにより放射電
流の変動を抑えるようにしたことを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載の荷電粒子源。 - 【請求項５】機械振動の周波数、或いはその整数分の１
の周波数に同期してビームを偏向させるようにしたこと
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の荷電粒子源。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62042557A JP2528859B2 (ja) | 1987-02-27 | 1987-02-27 | 荷電粒子源 |
| DE8787119307T DE3773183D1 (de) | 1987-02-27 | 1987-12-29 | Quelle fuer geladene teilchen. |
| EP87119307A EP0279952B1 (en) | 1987-02-27 | 1987-12-29 | Charged particle source |
| US07/141,145 US4924101A (en) | 1987-02-27 | 1988-01-06 | Charged particle source |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62042557A JP2528859B2 (ja) | 1987-02-27 | 1987-02-27 | 荷電粒子源 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63213248A JPS63213248A (ja) | 1988-09-06 |
| JP2528859B2 true JP2528859B2 (ja) | 1996-08-28 |
Family
ID=12639345
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62042557A Expired - Lifetime JP2528859B2 (ja) | 1987-02-27 | 1987-02-27 | 荷電粒子源 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4924101A (ja) |
| EP (1) | EP0279952B1 (ja) |
| JP (1) | JP2528859B2 (ja) |
| DE (1) | DE3773183D1 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5945678A (en) * | 1996-05-21 | 1999-08-31 | Hamamatsu Photonics K.K. | Ionizing analysis apparatus |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5235839A (en) * | 1975-09-17 | 1977-03-18 | Furukawa Electric Co Ltd | Battery separator |
| JPS56112058A (en) * | 1980-02-08 | 1981-09-04 | Hitachi Ltd | High brightness ion source |
| JPS5991360A (ja) * | 1982-11-17 | 1984-05-26 | Hitachi Ltd | 液体クロマトグラフと質量分析計とを結合した分析装置 |
| JPS60105148A (ja) * | 1983-11-11 | 1985-06-10 | Hitachi Ltd | 液体金属イオン源 |
| JPS60249234A (ja) * | 1984-05-25 | 1985-12-09 | Hitachi Ltd | 液体イオン源 |
| US4667100A (en) * | 1985-04-17 | 1987-05-19 | Lagna William M | Methods and apparatus for mass spectrometric analysis of fluids |
| JPH0746585B2 (ja) * | 1985-05-24 | 1995-05-17 | 株式会社日立製作所 | イオンビーム装置およびイオンビーム形成方法 |
| EP0204297B1 (en) * | 1985-06-04 | 1991-01-23 | Denki Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Charged particle emission source structure |
-
1987
- 1987-02-27 JP JP62042557A patent/JP2528859B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1987-12-29 EP EP87119307A patent/EP0279952B1/en not_active Expired
- 1987-12-29 DE DE8787119307T patent/DE3773183D1/de not_active Expired - Lifetime
-
1988
- 1988-01-06 US US07/141,145 patent/US4924101A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0279952A1 (en) | 1988-08-31 |
| JPS63213248A (ja) | 1988-09-06 |
| US4924101A (en) | 1990-05-08 |
| EP0279952B1 (en) | 1991-09-18 |
| DE3773183D1 (de) | 1991-10-24 |
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