JPH02199742A - イオン源 - Google Patents
イオン源Info
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- JPH02199742A JPH02199742A JP1911889A JP1911889A JPH02199742A JP H02199742 A JPH02199742 A JP H02199742A JP 1911889 A JP1911889 A JP 1911889A JP 1911889 A JP1911889 A JP 1911889A JP H02199742 A JPH02199742 A JP H02199742A
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- plasma generation
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- plasma
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- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 claims abstract description 42
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 claims description 9
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 6
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 abstract description 29
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 abstract description 5
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 18
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 101100489867 Mus musculus Got2 gene Proteins 0.000 description 1
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Landscapes
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
・
本発明はイオン源、特に電子ビーム励起型イオン源に関
するものである。
するものである。
従来、電子ビームとイオン化物質との相互作用によりプ
ラズマを生成し、イオンビームを得るイオン源として第
２図に示すような電子ビーム励起型イオン源がある。
ラズマを生成し、イオンビームを得るイオン源として第
２図に示すような電子ビーム励起型イオン源がある。
このイオン源では、真空容＃１１９内において、中心部
に細孔（図示せず）を有するカソード１から射出された
電子ビーム１０が引出し電極３及びアノード４に与えら
れた電位によって２段加速されてプラズマ生成室６に突
入し、イオン化物質導入口９から導入されたイオン化物
質を電子ビーム１０が衝突電離することによりプラズマ
を生成している。
に細孔（図示せず）を有するカソード１から射出された
電子ビーム１０が引出し電極３及びアノード４に与えら
れた電位によって２段加速されてプラズマ生成室６に突
入し、イオン化物質導入口９から導入されたイオン化物
質を電子ビーム１０が衝突電離することによりプラズマ
を生成している。
そしてこのプラズマから、引出し電極３とアノード４の
電位差にしたがってイオンを引き出し、イオンビーム１
２を得ている。従って、このイオン源ではカソード１．
ウェネルト２．引出し電極３゜アノード４間にかかる電
界を用いて電子ビームを発生・加速するとともにイオン
ビームを引き呂し、加速している。
電位差にしたがってイオンを引き出し、イオンビーム１
２を得ている。従って、このイオン源ではカソード１．
ウェネルト２．引出し電極３゜アノード４間にかかる電
界を用いて電子ビームを発生・加速するとともにイオン
ビームを引き呂し、加速している。
イオン生成率を高めるためには電子ビーム電流を増大さ
せることが一つの手段であるが、カソード１と引出し電
極３間の電界の大きさにしたがって得られる電子ビーム
電流量の最大値が決定されてしまうために、多量の電子
ビーム電流を得るには電子ビームの加速電圧を高めるこ
とが必要である。またプラズマから実用的な電流量のイ
オンを引き出すためには引出し電圧は高い方が望ましい
。
せることが一つの手段であるが、カソード１と引出し電
極３間の電界の大きさにしたがって得られる電子ビーム
電流量の最大値が決定されてしまうために、多量の電子
ビーム電流を得るには電子ビームの加速電圧を高めるこ
とが必要である。またプラズマから実用的な電流量のイ
オンを引き出すためには引出し電圧は高い方が望ましい
。
従って、電子ビームの加速電圧は最低でも数ＫＶとする
必要がある１図中５は電磁レンズ、１５は引出し電源、
１６は加速電源、１７はバイアス電源、１３゜１４は排
気口である。
必要がある１図中５は電磁レンズ、１５は引出し電源、
１６は加速電源、１７はバイアス電源、１３゜１４は排
気口である。
ところで、電子ビームの衝突電離作用によりイオン化物
質を電離させるには、イオン化物質の種類にもよるが多
くの場合電子ビームのエネルギが数１００ ｅ Ｖのと
き最も電離効率がよくなる。しかしながら前記した理由
により電子ビーム励起型イオン源では電子ビームのエネ
ルギは最低でも数ＫＶであるためにイオン化物質の電離
効率が比較的低く、従って多量のイオンビーム電流を得
ることが困難であるという欠点があった。
質を電離させるには、イオン化物質の種類にもよるが多
くの場合電子ビームのエネルギが数１００ ｅ Ｖのと
き最も電離効率がよくなる。しかしながら前記した理由
により電子ビーム励起型イオン源では電子ビームのエネ
ルギは最低でも数ＫＶであるためにイオン化物質の電離
効率が比較的低く、従って多量のイオンビーム電流を得
ることが困難であるという欠点があった。
本発明の目的は上述した欠点に鑑みてなされたもので、
比較的簡単な構成で電離効率を高め、比較的大電流を得
ることができる電子ビーム励起型イオン源を提供するこ
とにある。
比較的簡単な構成で電離効率を高め、比較的大電流を得
ることができる電子ビーム励起型イオン源を提供するこ
とにある。
前記目的を達成するため、本発明によるイオン源におい
ては、中心部に細孔が設けられたカソードを有する電子
銃から射出された電子ビームの入射をうけてプラズマを
生成し、該プラズマから引き呂されたイオンビームを前
記電子ビームの進路をさかのぼらせて前記カソードの細
孔から射出させる電子ビーム励起型イオン源に、 前記電子ビーム入射方向から順次それぞれ異なる電位を
有する第１のプラズマ生成室と第２のプラズマ生成室と
を設け、第１のプラズマ生成室と第２のプラズマ生成室
との間に、該第２のプラズマ生成室とは異なる電位を有
するアノードを配置してなるものである。
ては、中心部に細孔が設けられたカソードを有する電子
銃から射出された電子ビームの入射をうけてプラズマを
生成し、該プラズマから引き呂されたイオンビームを前
記電子ビームの進路をさかのぼらせて前記カソードの細
孔から射出させる電子ビーム励起型イオン源に、 前記電子ビーム入射方向から順次それぞれ異なる電位を
有する第１のプラズマ生成室と第２のプラズマ生成室と
を設け、第１のプラズマ生成室と第２のプラズマ生成室
との間に、該第２のプラズマ生成室とは異なる電位を有
するアノードを配置してなるものである。
本発明のイオン源において、第１のプラズマ生成室後方
に配置された第２のプラズマ生成室に電子ビームが入射
することにより第２のプラズマ生成室内でプラズマが生
成される。プラズマ生成室とアノードとの電位差によっ
てこのプラズマから荷電粒子が引き出され、第１のプラ
ズマ生成室に入射して電離にあずかるため、第１のプラ
ズマ生成室内での電離効率が高まり、従って第１のプラ
ズマ生成室から引き出されるイオン電流を増大させるこ
とができる。
に配置された第２のプラズマ生成室に電子ビームが入射
することにより第２のプラズマ生成室内でプラズマが生
成される。プラズマ生成室とアノードとの電位差によっ
てこのプラズマから荷電粒子が引き出され、第１のプラ
ズマ生成室に入射して電離にあずかるため、第１のプラ
ズマ生成室内での電離効率が高まり、従って第１のプラ
ズマ生成室から引き出されるイオン電流を増大させるこ
とができる。
次に本発明を図面を用いて詳細に説明する。
第１図は本発明の実施例の構成図、第３図は本発明の第
２の実施例の構成図である。それぞれの図に°おいて、
第２図と同一構成部分は同一番号を付して要部以外の説
明を省略する。
２の実施例の構成図である。それぞれの図に°おいて、
第２図と同一構成部分は同一番号を付して要部以外の説
明を省略する。
第１図において、本発明の金属イオン源においては、真
空容器１９内に従来のプラズマ生成室（第１のプラズマ
生成室）６とその上方にプラズマ生成室（第２のプラズ
マ生成室）８を連設したものである。この第２のプラズ
マ生成室８に絶縁管１８を通してイオン化物質導入口９
を開口する。第１のプラズマ生成室６に対してアノード
４を設けるほか、第２のプラズマ生成室８に対応してア
ノード７を設け、いずれも加速電源１６に接続する。ま
た。
空容器１９内に従来のプラズマ生成室（第１のプラズマ
生成室）６とその上方にプラズマ生成室（第２のプラズ
マ生成室）８を連設したものである。この第２のプラズ
マ生成室８に絶縁管１８を通してイオン化物質導入口９
を開口する。第１のプラズマ生成室６に対してアノード
４を設けるほか、第２のプラズマ生成室８に対応してア
ノード７を設け、いずれも加速電源１６に接続する。ま
た。
第２のプラズマ生成室８を引出し電源１５に接続する。
中心部に細孔（図示せず）を有するカソード１はＷ製の
直熱型フィラメントからなり、これを加熱することによ
って発生した熱電子はウェネルト２に印加された電圧に
よって成形されるとともに、加速電源１６によりカソー
ド１に印加された電圧と引出し電源１５により引出し電
極３に印加された電圧との電位差、及びアノード４と引
出し電極３との電位差によって２段加速され、さらに電
磁レンズ５によって集束されつつ第１の電子ビーム１０
として第１のプラズマ生成室６に突入する。第１の電子
ビーム１０の電流の制御はバイアス電源１７によりウェ
ネルト２に与えられる電圧を調整することにより行う、
第１のプラズマ生成室６に突入した第１の電子ビーム１
０はイオン化物質導入口９から気体として導入されたイ
オン化物質（以下イオン化ガスという）を衝突電離して
プラズマを生成する。この後筒１の電子ビームｌＯはア
ノード７を通過し、第２のプラズマ生成室８に突入する
。第１の電子ビーム１０は第２のプラズマ生成室８中で
イオン化ガスを衝突電離し、プラズマを生成する。
直熱型フィラメントからなり、これを加熱することによ
って発生した熱電子はウェネルト２に印加された電圧に
よって成形されるとともに、加速電源１６によりカソー
ド１に印加された電圧と引出し電源１５により引出し電
極３に印加された電圧との電位差、及びアノード４と引
出し電極３との電位差によって２段加速され、さらに電
磁レンズ５によって集束されつつ第１の電子ビーム１０
として第１のプラズマ生成室６に突入する。第１の電子
ビーム１０の電流の制御はバイアス電源１７によりウェ
ネルト２に与えられる電圧を調整することにより行う、
第１のプラズマ生成室６に突入した第１の電子ビーム１
０はイオン化物質導入口９から気体として導入されたイ
オン化物質（以下イオン化ガスという）を衝突電離して
プラズマを生成する。この後筒１の電子ビームｌＯはア
ノード７を通過し、第２のプラズマ生成室８に突入する
。第１の電子ビーム１０は第２のプラズマ生成室８中で
イオン化ガスを衝突電離し、プラズマを生成する。
アノード７と比較して相対的に負の電圧を印加された第
２のプラズマ生成室８の電位によって、第２のプラズマ
生成室８中で生成された電子は第２の電子ビーム１１と
なって引き呂され、電子ビーム１０とは逆方向に進み、
第１のプラズマ生成室６に突入する。この第２の電子ビ
ーム１１も第１のプラズマ生成室６中でのイオン化ガス
の衝突電離にあずかるため、第１のプラズマ生成室６中
のイオン生成率は高まる。第１の実施例ではカソード１
付近の真空度をよくするためにイオン化ガスは絶縁管１
８を介して第２のプラズマ生成室８に導入し、差動排気
を用いている。イオン化ガスの導入は必ずしも第２のプ
ラズマ生成室８から行う必要はなく、第１のプラズマ生
成室６から行ってもよい。
２のプラズマ生成室８の電位によって、第２のプラズマ
生成室８中で生成された電子は第２の電子ビーム１１と
なって引き呂され、電子ビーム１０とは逆方向に進み、
第１のプラズマ生成室６に突入する。この第２の電子ビ
ーム１１も第１のプラズマ生成室６中でのイオン化ガス
の衝突電離にあずかるため、第１のプラズマ生成室６中
のイオン生成率は高まる。第１の実施例ではカソード１
付近の真空度をよくするためにイオン化ガスは絶縁管１
８を介して第２のプラズマ生成室８に導入し、差動排気
を用いている。イオン化ガスの導入は必ずしも第２のプ
ラズマ生成室８から行う必要はなく、第１のプラズマ生
成室６から行ってもよい。
第１図の排気構成では第２のプラズマ生成室８の圧力が
最も高くなるために比較的高密度のプラズマが生成され
、比較的大電流の第２の電子ビーム１１を引き出すこと
ができる。また、第２のプラズマ生成室８に電圧を印加
する電源に引出し電源１５を用いることにより新たに電
源を付加する必要はないが、第２のプラズマ生成室８に
電圧を印加する電源を新たに加えて、第２のプラズマ生
成室８の電位を独立に可変することができる構成として
ももちろんよい。さらに、第２のプラズマ生成室８に印
加する電圧をアノード７と比較して正とし。
最も高くなるために比較的高密度のプラズマが生成され
、比較的大電流の第２の電子ビーム１１を引き出すこと
ができる。また、第２のプラズマ生成室８に電圧を印加
する電源に引出し電源１５を用いることにより新たに電
源を付加する必要はないが、第２のプラズマ生成室８に
電圧を印加する電源を新たに加えて、第２のプラズマ生
成室８の電位を独立に可変することができる構成として
ももちろんよい。さらに、第２のプラズマ生成室８に印
加する電圧をアノード７と比較して正とし。
第２のプラズマ生成室８からイオンを引き呂して。
このイオンを第１のプラズマ生成室６での電離に用いて
もよい。
もよい。
イオンビーム１２は、第１のプラズマ生成室６で生成さ
れたイオンが引出し電極３とアノード４との電位差に従
って第１の電子ビームｌＯと逆方向に引き出されること
によって形成されるが、第２の電子ビーム１１は引出し
電極３付近まで到達することができるため、イオン引出
しにおいてイオンの空間電荷を緩和し、より多量のイオ
ンビーム電流を引き出すことができる。
れたイオンが引出し電極３とアノード４との電位差に従
って第１の電子ビームｌＯと逆方向に引き出されること
によって形成されるが、第２の電子ビーム１１は引出し
電極３付近まで到達することができるため、イオン引出
しにおいてイオンの空間電荷を緩和し、より多量のイオ
ンビーム電流を引き出すことができる。
次に第２の実施例を説明する。基本的な構成は第１の実
施例と同じであるが、第２の実施例では第３図に示すよ
うに、第２の電子ビーム１１を引き出すための電位を乱
さないようにターゲット２０を第２のプラズマ生成室８
内に配置している。こうすることにより、第２の電子ビ
ーム１１を引き出すとともに第１の電子ビーム１０の反
射電子を第３の電子ビーム２１として引き出しており、
第１のプラズマ生成室６に入射する電子ビーム電流量を
高めている。
施例と同じであるが、第２の実施例では第３図に示すよ
うに、第２の電子ビーム１１を引き出すための電位を乱
さないようにターゲット２０を第２のプラズマ生成室８
内に配置している。こうすることにより、第２の電子ビ
ーム１１を引き出すとともに第１の電子ビーム１０の反
射電子を第３の電子ビーム２１として引き出しており、
第１のプラズマ生成室６に入射する電子ビーム電流量を
高めている。
以上述べた通り本発明によれば、従来の電子ビーム励起
型イオン源に比較的簡単な構造の電極。
型イオン源に比較的簡単な構造の電極。
プラズマ生成室を付加することによって電離効率を高め
ることができ、さらにイオン引出しにおいてイオンの空
間電荷を緩和できるため、より多量のイオン電流を得る
ことができる。
ることができ、さらにイオン引出しにおいてイオンの空
間電荷を緩和できるため、より多量のイオン電流を得る
ことができる。
第１図は本発明の第１の実施例の構成図、第２図は従来
の電子ビーム励起型イオン源の構成図。 第３図は本発明の第２の実施例の構成図である。 １・・・カソード ２・・・ウェネルト３・
・・引出し電極 ４，７・・・アノード５・・
・電磁レンズ ６・・・第１のプラズマ生成室８・
・・第２のプラズマ生成室 ９・・・イオン化物質導入口 １１・・・第２の電子ビーム １３．１４・・・排気口 １６・・・加速電源 １８・・・絶縁管 ２０・・・ターゲット １０・・・第１の電子ビーム １２・・・イオンビーム １５・・・引出し電源 １７・・・バイアス電源 １９・・・真空容器 ２１・・・第３の電子ビーム
の電子ビーム励起型イオン源の構成図。 第３図は本発明の第２の実施例の構成図である。 １・・・カソード ２・・・ウェネルト３・
・・引出し電極 ４，７・・・アノード５・・
・電磁レンズ ６・・・第１のプラズマ生成室８・
・・第２のプラズマ生成室 ９・・・イオン化物質導入口 １１・・・第２の電子ビーム １３．１４・・・排気口 １６・・・加速電源 １８・・・絶縁管 ２０・・・ターゲット １０・・・第１の電子ビーム １２・・・イオンビーム １５・・・引出し電源 １７・・・バイアス電源 １９・・・真空容器 ２１・・・第３の電子ビーム
Claims (1)
- （１）中心部に細孔が設けられたカソードを有する電子
銃から射出された電子ビームの入射をうけてプラズマを
生成し、該プラズマから引き出されたイオンビームを前
記電子ビームの進路をさかのぼらせて前記カソードの細
孔から射出させる電子ビーム励起型イオン源に、 前記電子ビーム入射方向から順次それぞれ異なる電位を
有する第１のプラズマ生成室と第２のプラズマ生成室と
を設け、第１のプラズマ生成室と第２のプラズマ生成室
との間に、該第２のプラズマ生成室とは異なる電位を有
するアノードを配置してなることを特徴とするイオン源
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1911889A JPH02199742A (ja) | 1989-01-27 | 1989-01-27 | イオン源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1911889A JPH02199742A (ja) | 1989-01-27 | 1989-01-27 | イオン源 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02199742A true JPH02199742A (ja) | 1990-08-08 |
Family
ID=11990558
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1911889A Pending JPH02199742A (ja) | 1989-01-27 | 1989-01-27 | イオン源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02199742A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04104433A (ja) * | 1990-08-23 | 1992-04-06 | Nec Corp | イオン源 |
-
1989
- 1989-01-27 JP JP1911889A patent/JPH02199742A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04104433A (ja) * | 1990-08-23 | 1992-04-06 | Nec Corp | イオン源 |
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