JP2995581B2 - 液体金属イオン源 - Google Patents
液体金属イオン源Info
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- JP2995581B2 JP2995581B2 JP2339864A JP33986490A JP2995581B2 JP 2995581 B2 JP2995581 B2 JP 2995581B2 JP 2339864 A JP2339864 A JP 2339864A JP 33986490 A JP33986490 A JP 33986490A JP 2995581 B2 JP2995581 B2 JP 2995581B2
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- liquid metal
- alloy
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、二次イオン質量分析などに利用される高輝
度な微細イオンビーム径をもつセシウムをイオン種とす
る液体金属イオン源に関するものである。
度な微細イオンビーム径をもつセシウムをイオン種とす
る液体金属イオン源に関するものである。
本発明は液体金属イオン源において、イオン化物質と
してセシウムとカリウム、ルビジウムの一種以上との合
金液体を冷却して用いることにより、セシウム単独の場
合よりセシウムの蒸気圧を低下させ、長時間安定に作動
するセシウムをイオン種とする液体金属イオン源を実用
化することを目的としている。
してセシウムとカリウム、ルビジウムの一種以上との合
金液体を冷却して用いることにより、セシウム単独の場
合よりセシウムの蒸気圧を低下させ、長時間安定に作動
するセシウムをイオン種とする液体金属イオン源を実用
化することを目的としている。
液体金属を針状エミッタを用い高電界によりイオン化
する液体金属イオン源は高輝度、微細イオンビーム径と
いう特徴をもっており、ガリウムなど融点が低く、かつ
液体状態で蒸気圧の低い金属では実用化されている。
する液体金属イオン源は高輝度、微細イオンビーム径と
いう特徴をもっており、ガリウムなど融点が低く、かつ
液体状態で蒸気圧の低い金属では実用化されている。
セシウムをイオン種とするイオン源はセシウムの液体
状態での蒸気圧が高いため液体金属イオン源は実用化さ
れていなかった。
状態での蒸気圧が高いため液体金属イオン源は実用化さ
れていなかった。
本発明では上記課題を解決するためにイオン化物質と
してセシウムとカリウム、ルビジウムの一種以上との合
金液体を冷却、好ましくは−10℃以下に冷却して用い
る。
してセシウムとカリウム、ルビジウムの一種以上との合
金液体を冷却、好ましくは−10℃以下に冷却して用い
る。
セシウムをカリウム、ルビジウムの一種以上と合金化
することにより融点が低下し、このセシウム合金液体を
セシウムの融点（約30℃）以下に冷却することにより蒸
気圧が低下する。
することにより融点が低下し、このセシウム合金液体を
セシウムの融点（約30℃）以下に冷却することにより蒸
気圧が低下する。
以下実施例により説明する。
第１図及び第２図にセシウムとカリウムおよびルビジ
ウムの各々の状態図を示す。
ウムの各々の状態図を示す。
50原子％セシウム−50原子％ルビジウム合金で−９
℃、50原子％セシウム−50原子％カリウム合金で−37.5
℃まで融点が低下することがわかる。
℃、50原子％セシウム−50原子％カリウム合金で−37.5
℃まで融点が低下することがわかる。
セシウム−カリウム合金にルビジウムを加えた三元系
合金では更に融点を下げることが可能である。
合金では更に融点を下げることが可能である。
次にセシウム金属の融点付近及び50原子％セシウム−
50原子％ルビジウム合金の０℃での蒸気圧はそれぞれ約
10-6mmHg、10-7mmHgであった。
50原子％ルビジウム合金の０℃での蒸気圧はそれぞれ約
10-6mmHg、10-7mmHgであった。
また75原子％セシウム−25原子％カリウム合金の−10
℃、50原子％セシウム−50原子％カリウム合金の−25℃
における蒸気圧はそれぞれ約10-8mmHg、10-9mmHgであっ
た。
℃、50原子％セシウム−50原子％カリウム合金の−25℃
における蒸気圧はそれぞれ約10-8mmHg、10-9mmHgであっ
た。
合金化で融点を下げることにより、セシウム金属の融
点付近の蒸気圧より低い蒸気圧を得ることができ、冷却
温度が低下するに従い蒸気圧も低下することがわかる。
点付近の蒸気圧より低い蒸気圧を得ることができ、冷却
温度が低下するに従い蒸気圧も低下することがわかる。
第３図に液体金属イオン源の一実施例の断面図を示
す。
す。
合金液体１はステンレス製のリザーバ２に貯蔵されタ
ングステン針製のエミッタ３に供給される。
ングステン針製のエミッタ３に供給される。
なお、リザーバ、エミッタはそれぞれステンレス製、
タングステン針製に限らないのはもちろんである。
タングステン針製に限らないのはもちろんである。
リザーバ２は冷却体４に覆われ合金液体１を冷却す
る。
る。
冷却体４にはヒータ５が巻かれ更に上部から液体窒素
等により冷却することにより合金液体１の温度制御がな
される。
等により冷却することにより合金液体１の温度制御がな
される。
エミッタ３と対向して設けられた引出し電極６により
10kV前後のイオン引出し電圧がかけられる。
10kV前後のイオン引出し電圧がかけられる。
上記液体金属イオン源をセシウム金属を用いて35℃で
作動させた。この場合セシウムの液体状態での蒸気圧が
高く、余分なセシウムの蒸発によりセシウムがイオン源
の絶縁部に付着したり、早期にセシウムが消耗したりし
て長時間作動させることがでず、イオン源のセシウムに
よる汚染もひどかった。
作動させた。この場合セシウムの液体状態での蒸気圧が
高く、余分なセシウムの蒸発によりセシウムがイオン源
の絶縁部に付着したり、早期にセシウムが消耗したりし
て長時間作動させることがでず、イオン源のセシウムに
よる汚染もひどかった。
一方、50原子％セシウム−50原子％カリウム合金を−
10℃及び−25℃で作動させた場合は上記のような問題は
生ぜずはるかに長時間の作動が可能で、特に−25℃の場
合に良い結果が得られた。
10℃及び−25℃で作動させた場合は上記のような問題は
生ぜずはるかに長時間の作動が可能で、特に−25℃の場
合に良い結果が得られた。
セシウム−ルビジウム合金の他の組成及びセシウム−
カリウム−ルビジウム三元合金でも同様の結果が得られ
た。
カリウム−ルビジウム三元合金でも同様の結果が得られ
た。
なお、これらの合金は融点が−20℃以下のものに対し
て効果があることがわかる。
て効果があることがわかる。
冷却温度は−10℃以上でもかまわないが、二次イオン
質量分析などに利用するには10-8mmHg以下の蒸気圧が好
ましく、−10℃以下で作動させることが好ましい。
質量分析などに利用するには10-8mmHg以下の蒸気圧が好
ましく、−10℃以下で作動させることが好ましい。
上記の場合セシウムのほかにカリウム等のイオンも生
じるので、質量分離器でセシウム（Cs＋）以外は除去し
た。
じるので、質量分離器でセシウム（Cs＋）以外は除去し
た。
なお、本発明に使用できるイオン源の構造は実施例に
はもちろん限定されない。
はもちろん限定されない。
以上述べたように本発明によればイオン化物質として
セシウムとカリウム、ルビジウムの一種以上との合金液
体を冷却して用いることにより、セシウム金属の融点付
近の蒸気圧よりはるかに低い蒸気圧得ることができ、従
ってセシウムがイオン源の絶縁部に付着したり、早期に
セシウムが消耗したりして長時間作動を妨げることがな
く、セシウムをイオン種とする高輝度、微細イオンビー
ム径の液体金属イオン源を実用に供することができる。
セシウムとカリウム、ルビジウムの一種以上との合金液
体を冷却して用いることにより、セシウム金属の融点付
近の蒸気圧よりはるかに低い蒸気圧得ることができ、従
ってセシウムがイオン源の絶縁部に付着したり、早期に
セシウムが消耗したりして長時間作動を妨げることがな
く、セシウムをイオン種とする高輝度、微細イオンビー
ム径の液体金属イオン源を実用に供することができる。
第１図はセシウムとカリウムの状態図、第２図はセシウ
ムとルビジウムの状態図、第３図は液体金属イオン源の
一実施例の断面図である。 １……合金液体 ２……リザーバ ３……エミッタ ４……冷却体 ５……ヒータ ６……引出し電極
ムとルビジウムの状態図、第３図は液体金属イオン源の
一実施例の断面図である。 １……合金液体 ２……リザーバ ３……エミッタ ４……冷却体 ５……ヒータ ６……引出し電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−301941（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−121536（ＪＰ，Ａ) 日本学術振興会第132委員会編，電子 イオンビームハンドブック（第２版）, 日刊工業新聞社，昭和61年９月25日, Ｐ．225 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01J 27/00 - 27/26 H01J 37/08
Claims (1)
- 【請求項１】合金液体金属を保持するリザーバと液体金
属を強電界によってイオン化させ先端部からイオンビー
ムを発生させるエミッタと、前記合金液体金属の温度を
制御する冷却体よりなる液体金属イオン源において、前
記液体金属は冷却されたセシウムとカリウム又はルビジ
ウムの合金であることを特徴とする液体金属イオン源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2339864A JP2995581B2 (ja) | 1990-11-29 | 1990-11-29 | 液体金属イオン源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2339864A JP2995581B2 (ja) | 1990-11-29 | 1990-11-29 | 液体金属イオン源 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04206236A JPH04206236A (ja) | 1992-07-28 |
| JP2995581B2 true JP2995581B2 (ja) | 1999-12-27 |
Family
ID=18331551
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2339864A Expired - Fee Related JP2995581B2 (ja) | 1990-11-29 | 1990-11-29 | 液体金属イオン源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2995581B2 (ja) |
-
1990
- 1990-11-29 JP JP2339864A patent/JP2995581B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 日本学術振興会第１３２委員会編，電子イオンビームハンドブック（第２版），日刊工業新聞社，昭和６１年９月２５日，Ｐ．２２５ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04206236A (ja) | 1992-07-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |