JPH0576127B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0576127B2 JPH0576127B2 JP19120787A JP19120787A JPH0576127B2 JP H0576127 B2 JPH0576127 B2 JP H0576127B2 JP 19120787 A JP19120787 A JP 19120787A JP 19120787 A JP19120787 A JP 19120787A JP H0576127 B2 JPH0576127 B2 JP H0576127B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- emitter electrode
- needle
- reservoir
- metal ion
- ionized substance
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 40
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 4
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 18
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 3
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 3
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000000921 elemental analysis Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はイオン源に係わり、特に元素分析、微
細加工に好適な液体金属イオン源に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to an ion source, and particularly to a liquid metal ion source suitable for elemental analysis and microfabrication.
従来の液体金属イオン源は、真空中でイオン化
物質を収納したリザーバーを加熱装置により加熱
し、そのイオン化物質を液体あるいは流動しやす
くし、そのリザーバーの中央部に設けられた貫通
孔をエミツタ電極の針状の先端部が貫通し、その
先端部に、イオン化物質が溶融状態で供給される
ものである。その針状エミツター電極の先端に強
電界を印加することによりエミツター電極先端の
イオン化物質はテイラーコーンと呼ばれる先鋭な
コーンを形成し、電界蒸発でイオンが引出される
ものである。
Conventional liquid metal ion sources use a heating device to heat a reservoir containing an ionized substance in a vacuum to make the ionized substance liquid or fluid, and then connect a through hole in the center of the reservoir to an emitter electrode. A needle-like tip passes through the device, and an ionized substance is supplied in a molten state to the tip. By applying a strong electric field to the tip of the needle-like emitter electrode, the ionized substance at the tip of the emitter electrode forms a sharp cone called a Taylor cone, and ions are extracted by electric field evaporation.
この液体金属イオン源では、真空中の僅かな酸
素によつて、あるいは真空チヤンバー外でセツト
した時に機材に付着していた酸素によつて酸化さ
れたイオン化物質の酸化物がエミツター電極の先
端部に生成して付着し易い。この酸化物は融点が
イオン化物質より高いのでイオン化物質溶融液の
流動性を低下させるため、電極先端へのイオン化
物質融液の安定供給が阻害され、その結果イオン
が安定して引出されなくなる。 In this liquid metal ion source, oxides of ionized substances that are oxidized by a small amount of oxygen in the vacuum or by oxygen attached to the equipment when it is set outside the vacuum chamber are deposited at the tip of the emitter electrode. Easy to form and adhere. Since this oxide has a higher melting point than the ionized substance, it lowers the fluidity of the ionized substance melt, thereby inhibiting the stable supply of the ionized substance melt to the electrode tip, and as a result, the ions cannot be drawn out stably.
安定してイオンを引出すにはこの酸化物を除去
する必要があり、従来有効な除去装置がないた
め、(イ)真空チヤンバー内を大気に戻してイオン化
物質を交換する、あるいは(ロ)イオン化物質の中に
電極先端部を入れて温度を高くして酸化物を除去
するという除去方法をとつていた。 In order to extract ions stably, it is necessary to remove this oxide, and since there is currently no effective removal device, it is necessary to either (a) return the inside of the vacuum chamber to the atmosphere and exchange the ionized substance, or (b) replace the ionized substance. The removal method used was to place the tip of the electrode inside a chamber and raise the temperature to remove the oxide.
エミツター電極の先端部に付着した酸化物を除
去する従来の方法では、イオン化物質を交換する
場合、真空チヤンバーを大気に戻した後また真空
引きすることになるので時間がかかる上、機材に
付着した酸素によりイオン化物質が酸化し易くな
る。あるいは、イオン化物質の中に電極先端部を
入れて温度を高くして酸化物を除去する場合は、
イオン化物質融液の対流がほとんど起きないため
酸化物が完全に除去しにくく、そのため安定した
イオン源を得ることが容易でないという問題があ
つた。
In the conventional method of removing oxides adhering to the tip of the emitter electrode, when replacing the ionized substance, the vacuum chamber must be returned to the atmosphere and then evacuated again, which is time-consuming and removes the oxides adhering to the equipment. Oxygen makes ionized substances more likely to oxidize. Alternatively, if the electrode tip is placed in an ionized substance and the temperature is raised to remove the oxide,
Since convection of the ionized substance melt hardly occurs, it is difficult to completely remove oxides, and therefore it is difficult to obtain a stable ion source.
本発明の目的は、針状エミツター電極の先端部
にイオン化物質の融液を安定して供給できる液体
金属イオン源を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a liquid metal ion source that can stably supply a melt of an ionized substance to the tip of a needle-like emitter electrode.
本発明の目的は、真空中でイオン化物質と、該
イオン化物質を収納し底部に貫通孔を有する少な
くとも１個のリザーバーと、該リザーバーの前記
貫通孔に貫通して挿入される針状エミツター電極
と、該針状エミツター電極に対向して設けられた
対向電極と、前記リザーバーを加熱する少なくと
も１個の加熱源とを有するとともに、前記針状エ
ミツター電極が前記リザーバー内の溶融イオン化
物質内に挿入されているとき前記針状エミツター
電極に超音波を印加する超音波発生源を有するこ
とを特徴とする液体金属イオン源を提供すること
により達成される。
The object of the present invention is to provide an ionized substance in a vacuum, at least one reservoir containing the ionized substance and having a through hole at the bottom, and a needle-shaped emitter electrode inserted through the through hole of the reservoir. , a counter electrode disposed opposite the needle-shaped emitter electrode, and at least one heating source for heating the reservoir, the needle-shaped emitter electrode being inserted into the molten ionized material in the reservoir. This is achieved by providing a liquid metal ion source characterized in that it has an ultrasonic generation source that applies ultrasonic waves to the needle-like emitter electrode when the needle-like emitter electrode is in contact with the liquid metal ion source.
〔作用〕
真空中でイオン化物質を収納している少くとも
１個のリザーバーの貫通孔に、針状エミツター電
極を貫通し、前記針状エミツター電極の先端部を
入れたいずれか１個のリザーバーを加熱装置によ
り加熱して前記イオン化物質を溶融して、この針
状エミツター電極に超音波を印加することによ
り、前記針状エミツター電極の先端部表面に付着
しているイオン化物質の酸化物又は酸化膜が超音
波振動エネルギーにより取除かれ、前記リザーバ
ーの中に拡散される。[Operation] A needle-like emitter electrode is passed through the through-hole of at least one reservoir storing an ionized substance in a vacuum, and the tip of the needle-like emitter electrode is inserted into one of the reservoirs. By heating with a heating device to melt the ionized substance and applying ultrasonic waves to the needle-shaped emitter electrode, the oxide or oxide film of the ionized substance adhering to the surface of the tip of the needle-shaped emitter electrode is removed. is removed by ultrasonic vibrational energy and diffused into the reservoir.
以下に、本発明に実施例について第１図および
第２図に基づき説明する。液体金属イオン源の構
成を第１図に示す。液体金属イオン源は真空チヤ
ンバー１０内に設置され、リザーバー３に入つて
いるガリウム等のイオン化物質５を、加熱源４、
すなわちフイラメントから放出される熱電子の衝
撃で加熱し、イオン化物質５を液化あるいは流動
しやすい状態とする。加熱温度はイオン化物質に
より異なり、約35〜1500℃の温度範囲となる。そ
のリザーバー３の中央に先端部を細く針状に尖ら
せたタングステン製のエミツター電極２を貫通さ
せ、リザーバー３からエミツター電極２の先端に
イオン化物質５を溶融状態で供給し、さらにステ
ンレス製の対向電極６との間にイオン引出し電圧
（約15KV以下）を印加する。その結果第２図に
示すエミツター電極２の先端に溶融状態のイオン
化物質５は、テイラーコーン７と呼ばれる先鋭な
コーンが形成され、先端に強電界が集中すること
により電界蒸発でイオンが引出される。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 and 2. The configuration of the liquid metal ion source is shown in FIG. The liquid metal ion source is installed in the vacuum chamber 10, and the ionized substance 5 such as gallium contained in the reservoir 3 is heated by the heating source 4,
That is, the ionized substance 5 is heated by the bombardment of thermionic electrons emitted from the filament, and the ionized substance 5 is brought into a state where it is easily liquefied or fluidized. The heating temperature varies depending on the ionized substance and ranges from about 35 to 1500°C. A tungsten emitter electrode 2 with a thin, needle-shaped tip is passed through the center of the reservoir 3, and the ionized substance 5 is supplied in a molten state from the reservoir 3 to the tip of the emitter electrode 2. An ion extraction voltage (approximately 15 KV or less) is applied between the electrode 6 and the electrode 6. As a result, the molten ionized substance 5 at the tip of the emitter electrode 2 shown in FIG. 2 forms a sharp cone called a Taylor cone 7, and a strong electric field concentrates at the tip, causing ions to be extracted by field evaporation. .
この状態でエミツター電極２に超音波発生源１
から60kHzの超音波を印加した。周波数は45〜
60kHzでも十分効果を有する。 In this state, the ultrasonic source 1 is connected to the emitter electrode 2.
60kHz ultrasound was applied. Frequency is 45~
It is sufficiently effective even at 60kHz.
本実施例によれば、エミツター電極２の先端部
表面に付着するイオン化物質５の酸化物又は酸化
膜が、超音波の振動エネルギーにより取り除かれ
溶融イオン化物質の中へ拡散されるので、エミツ
ター電極２の先端にイオン化物質５を安定して供
給できる効果がある。さらに本実施例によれば、
超音波発生源１が真空チヤンバー１０内にあるの
で、溶体金属イオン源を大気に曝すことなく、容
易に酸化物および酸化膜を同時にその他の不純物
の除去が行える。 According to this embodiment, the oxide or oxide film of the ionized substance 5 adhering to the surface of the tip of the emitter electrode 2 is removed by the vibration energy of the ultrasonic wave and diffused into the molten ionized substance. This has the effect of stably supplying the ionized substance 5 to the tip. Furthermore, according to this embodiment,
Since the ultrasonic generation source 1 is located within the vacuum chamber 10, the oxide and the oxide film can be easily removed, as well as other impurities, without exposing the solution metal ion source to the atmosphere.
超音波発生源の取付け位置としては、エミツタ
ー電極２の先端部に超音波を印加できる場所であ
ればどこでもよく、エミツター電極を固定する
軸、又はエミツター電極を上下に移動する上下移
動手段８、あるいはリザーバー３の外壁面であつ
てもよい。 The ultrasonic generation source may be installed anywhere as long as it can apply ultrasonic waves to the tip of the emitter electrode 2, and may be mounted on a shaft that fixes the emitter electrode, or on the vertical moving means 8 that moves the emitter electrode up and down, or It may be the outer wall surface of the reservoir 3.
また、超音波の印加時期はイオン引出し電圧を
印加していない時でもよい。更に前述のリザーバ
ーの上方に別体のリザーバーを設けてこれらリザ
ーバーの貫通孔にエミツター電極を通し、かつ別
体のリザーバーにも加熱源を設けた構造とするこ
とにより、エミツター電極の先端部が別体のリザ
ーバー内の溶融イオン化物質の中又は貫通孔の外
にある時はそのエミツター電極の先端部に超音波
を印加してイオン化物質の酸化物又は酸化膜を除
去し融液内に拡散することができる。その場合、
エミツター電極の先端部から除去された酸化物は
別体のリザーバー内に留まるので、下方のリザー
バー３内のイオン化物質５はいつまでも清浄さを
保つたままエミツター電極２の先端部へ清浄なイ
オン化物質５を安定して供給することができる。 Further, the timing of applying the ultrasonic waves may be when the ion extraction voltage is not being applied. Furthermore, by providing separate reservoirs above the aforementioned reservoirs, passing the emitter electrodes through the through holes of these reservoirs, and also providing a heating source in the separate reservoirs, the tips of the emitter electrodes can be separated. When the molten ionized substance is in the body's reservoir or outside the through hole, ultrasonic waves are applied to the tip of the emitter electrode to remove the oxide or oxide film of the ionized substance and diffuse it into the melt. I can do it. In that case,
Since the oxide removed from the tip of the emitter electrode remains in a separate reservoir, the ionized substance 5 in the lower reservoir 3 remains clean forever and is transferred to the tip of the emitter electrode 2. can be stably supplied.
本発明の構成によれば、液体金属イオン源の針
状エミツター電極を少なくとも１個のリザーバー
の貫通孔に通し、前記針状エミツター電極の先端
部の入つているリザーバーを加熱装置により加熱
して、その中に収納されているイオン化物質を溶
融した状態で前記針状エミツター電極の先端部に
超音波を印加することにより、前記針状エミツタ
ー電極の先端部に付着した酸化物を真空中で容易
に完全に除去できるので、前記針状エミツター電
極の先端部へイオン化物質を安定して供給するこ
とができる。
According to the configuration of the present invention, the needle-shaped emitter electrode of the liquid metal ion source is passed through the through hole of at least one reservoir, and the reservoir containing the tip of the needle-shaped emitter electrode is heated by a heating device. By applying ultrasonic waves to the tip of the needle-shaped emitter electrode while the ionized substance stored therein is melted, oxides attached to the tip of the needle-shaped emitter electrode can be easily removed in a vacuum. Since it can be completely removed, the ionized substance can be stably supplied to the tip of the needle-like emitter electrode.
また、酸化物除去のためにイオン化物質を交換
する必要がくなるので真空引きを繰返す必要がな
くなり酸化物除去に要する時間が大幅に短繰され
るとともに、酸素が付着することもなくなるので
イオン化物質の融液の酸化が低減する。 In addition, since it is necessary to replace the ionized substance to remove oxides, there is no need to repeat vacuuming, which greatly shortens the time required to remove oxides. Oxidation of the melt is reduced.
さらに、イオンが引出される溶融イオン化物質
を収納するリザーバーとは別のリザーバーを用い
てイオン化物質の酸化物を除去することにより、
リザーバー内の溶融イオン化物質が清浄に保持し
易くなるので、電極先端へイオン化物質の安定供
給がより容易となる。 Furthermore, by removing the oxides of the ionized material using a reservoir separate from the reservoir containing the molten ionized material from which the ions are extracted,
Since it becomes easier to keep the molten ionized substance in the reservoir clean, it becomes easier to stably supply the ionized substance to the tip of the electrode.
第１図は本発明による液体金属イオン源の概略
構造を示す断面図であり、第２図は本発明による
エミツター電極先端部の詳細を示す断面図であ
る。
１……超音波発生源、２……針状エミツター電
極、３……リザーバー、４……加熱源、５……イ
オン化物質、６……対向電極。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic structure of a liquid metal ion source according to the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view showing details of the tip of an emitter electrode according to the present invention. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Ultrasonic generation source, 2... Needle emitter electrode, 3... Reservoir, 4... Heat source, 5... Ionized substance, 6... Counter electrode.
Claims (1)
収納し底部に貫通孔を有する少なくとも１個のリ
ザーバーと、該リザーバーの前記貫通孔に貫通し
て挿入される針状エミツター電極と、該針状エミ
ツター電極に対向して設けられた対向電極と、前
記リザーバーを加熱する少なくとも１個の加熱源
とを有するとともに、前記針状エミツター電極が
前記リザーバー内の溶融イオン化物質内に挿入さ
れているときに前記針状エミツター電極に超音波
を印加する超音波発生源を有することを特徴とす
る液体金属イオン源。 ２ 前記超音波発生源を、前記針状エミツター電
極を上下方向に移動できる上下移動手段に取付け
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
の液体金属イオン源。 ３ 前記超音波発生源を、前記リザーバーに取付
けることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
載の液体金属イオン源。 ４ 前記針状エミツター電極が、前記リザーバー
の貫通孔外へ出ている状態で前記針状エミツター
電極に超音波を印加できることを特徴とする特許
請求の範囲第１項ないし第３項のうちいずれかの
１項に記載の液体金属イオン源。 ５ 前記針状エミツター電極が、該針状エミツタ
ー電極の貫通したリザーバーの上方に別体のリザ
ーバーと、該リザーバーを加熱する加熱源とを有
することを特徴とする特許請求の範囲第１項ない
し第４項のうちいずれかの１項に記載の液体金属
イオン源。[Scope of Claims] 1. An ionized substance in a vacuum, at least one reservoir containing the ionized substance and having a through hole at the bottom, and a needle-shaped emitter electrode inserted through the through hole of the reservoir. a counter electrode disposed opposite the needle-shaped emitter electrode, and at least one heating source for heating the reservoir, the needle-shaped emitter electrode being inserted into the molten ionized material in the reservoir. 1. A liquid metal ion source comprising an ultrasonic generation source that applies ultrasonic waves to the needle-like emitter electrode when the needle emitter electrode is being used. 2. The liquid metal ion source according to claim 1, wherein the ultrasonic generation source is attached to a vertical moving means that can move the needle-like emitter electrode in the vertical direction. 3. The liquid metal ion source according to claim 1, wherein the ultrasonic generation source is attached to the reservoir. 4. Any one of claims 1 to 3, characterized in that ultrasonic waves can be applied to the needle-shaped emitter electrode while the needle-shaped emitter electrode is protruding from the through hole of the reservoir. The liquid metal ion source according to item 1. 5. Claims 1 to 5, characterized in that the needle-shaped emitter electrode has a separate reservoir above the reservoir through which the needle-shaped emitter electrode passes, and a heat source that heats the reservoir. The liquid metal ion source according to any one of Item 4.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19120787A JPS6435833A (en) | 1987-07-30 | 1987-07-30 | Liquid metal ion source |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19120787A JPS6435833A (en) | 1987-07-30 | 1987-07-30 | Liquid metal ion source |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6435833A JPS6435833A (en) | 1989-02-06 |
| JPH0576127B2 true JPH0576127B2 (en) | 1993-10-22 |
Family
ID=16270685
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19120787A Granted JPS6435833A (en) | 1987-07-30 | 1987-07-30 | Liquid metal ion source |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6435833A (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001023555A (en) * | 1999-07-05 | 2001-01-26 | Toshiba Corp | Manufacture of rotating anode x-ray tube and manufacturing device thereof |
| JP4866172B2 (en) * | 2006-07-25 | 2012-02-01 | 三甲株式会社 | Transport container |
-
1987
- 1987-07-30 JP JP19120787A patent/JPS6435833A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6435833A (en) | 1989-02-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPS5916385B2 (en) | ion source | |
| JPS5838906B2 (en) | metal ion source | |
| JPS59165356A (en) | Ion source | |
| JPH0576127B2 (en) | ||
| JPH0415574B2 (en) | ||
| KR910019096A (en) | Liquid Metal Ion Source Stabilization Operation Method | |
| JP2002180240A (en) | Film forming apparatus | |
| JPS5911400Y2 (en) | Field emission ion source | |
| JPS60216432A (en) | Reduction type liquid metal ion source | |
| JPS60249234A (en) | Liquid ion source | |
| US5006715A (en) | Ion evaporation source for tin | |
| JPS6235433A (en) | Ion source | |
| JPH027499B2 (en) | ||
| JPS6122537A (en) | Liquid metal ion source | |
| JPS58225537A (en) | Ion source unit | |
| US1022010A (en) | Vapor electric device. | |
| JPS6363105B2 (en) | ||
| JPS6266547A (en) | Liquid metallic ion source | |
| JPS5911401Y2 (en) | Field emission ion source | |
| JPS6177240A (en) | Soft x-ray generation device | |
| JP2002260541A (en) | Liquid-metal ion source | |
| JPS63198236A (en) | Liquid metal ion source | |
| JPS6020436A (en) | Field ionization type ion source device | |
| JPS6329373B2 (en) | ||
| JPH04206243A (en) | Liquid metal ion source |