JPH08321398A - Mirror magnetic field device - Google Patents

Abstract

PURPOSE: To provide a mirror magnetic field device capable of forming mirror magnetic field, using only a permanent magnet. CONSTITUTION: A radial magnet 8 and axial magnets 9 to 11 are laid coaxially with a chamber 1, and the arrangement thereof is made so that the internal surface of the magnet 8 has the same polarity as the edges of the radial magnets 9 to 11. A correction magnet 12 magnetized in the same direction as the magnet 8 is also laid at the side of the axial magnets 9 to 11. As a result, magnetic field can be applied by use of only the permanent magnet 8, and installation and running cost can be reduced. In addition, the divergence of an ion beam taken out is restrained and ion take-out efficiency is improved.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、電子サイクロトロン共
鳴のイオン源等として使用され、ミラー磁場によってプ
ラズマを一時的に保持するミラー磁場装置に関するもの
である。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a mirror magnetic field device which is used as an ion source for electron cyclotron resonance and which temporarily holds plasma by a mirror magnetic field.

【０００２】[0002]

【従来の技術】電子サイクロトロン共鳴装置では、イオ
ン源としてミラー磁場装置が用いられており、該磁場装
置のプラズマチャンバ内でミラー磁場を形成し、該磁場
内に一時的にプラズマを閉じこめることによって目的物
質のイオン化を促進し、これを磁場内から引き出すこと
によって高エネルギの多価イオンを得ている。一般に、
上記したミラー磁場装置では、図５に示すように２つの
ソレノイドコイル３０、３０をリング状に巻回し、これ
らを軸方向に隔ててプラズマチャンバ３１の外周に同軸
に配置し、それぞれのソレノイドコイル３０、３０に通
電して磁場を発生させる。なお、ソレノイドコイル３
０、３０は、共に周方向に巻回されており、通電により
ソレノイドコイル３０、３０には、周方向に沿って環状
の磁場が生成される。これらの磁場が重畳されることに
よって図６に示すミラー磁場３２が形成される。このミ
ラー磁場３２は、ミラーとなる２つのピーク３３、３３
を有しており、一例として６０ｋｗの消費電力で、ピー
ク値１．２Ｔ程度の磁場強度が得られている。2. Description of the Related Art In an electron cyclotron resonance apparatus, a mirror magnetic field device is used as an ion source, and a mirror magnetic field is formed in a plasma chamber of the magnetic field device, and a plasma is temporarily confined in the magnetic field. Highly charged multiply charged ions are obtained by promoting the ionization of the substance and extracting it from the magnetic field. In general,
In the above-mentioned mirror magnetic field device, as shown in FIG. 5, two solenoid coils 30 and 30 are wound in a ring shape, and they are axially separated from each other and are coaxially arranged on the outer periphery of the plasma chamber 31. , 30 is energized to generate a magnetic field. The solenoid coil 3
Both 0 and 30 are wound in the circumferential direction, and when energized, an annular magnetic field is generated in the solenoid coils 30 and 30 along the circumferential direction. The mirror magnetic field 32 shown in FIG. 6 is formed by superposing these magnetic fields. This mirror magnetic field 32 has two peaks 33, 33 which serve as mirrors.
As an example, a magnetic field strength with a peak value of about 1.2T is obtained with a power consumption of 60 kW.

【０００３】しかし、上記したミラー磁場装置は、ソレ
ノイドコイルに通電する電源装置が必要であり、また通
電によって発熱するソレノイドコイルを冷却する冷却装
置も必要となるため、装置費が高額になり、また装置が
大型化するという問題がある。さらに、装置を稼働させ
るために多大な電力費と冷却装置の維持費が必要であ
り、ランニングコストが嵩むという問題もある。従来、
これらの問題を解決するため、ソレノイドコイルに変え
て永久磁石を利用した小型のミラー磁場装置が提案され
ている。具体的には、図７に示すように、磁化方向が径
方向であって互いに逆向きに磁化されている筒状の永久
磁石４０ａ、４０ｂをプラズマチャンバ４１と同軸に配
置する。これらの永久磁石４０ａ、４０ｂからは常時、
磁場が生成されており、２つの永久磁石による磁場が重
畳されることによって図８に示すようなミラー磁場４２
が得られる。このミラー磁場４２のピーク値は、ソレノ
イドコイルを用いたものと比較しても遜色のないものが
得られている。However, the above-mentioned mirror magnetic field device requires a power supply device for energizing the solenoid coil, and also requires a cooling device for cooling the solenoid coil which generates heat by energization, resulting in high device cost. There is a problem that the device becomes large. Further, there is also a problem that a large amount of electric power cost and maintenance cost of the cooling device are required to operate the device, resulting in high running cost. Conventionally,
In order to solve these problems, a small mirror magnetic field device using a permanent magnet instead of a solenoid coil has been proposed. Specifically, as shown in FIG. 7, cylindrical permanent magnets 40 a and 40 b whose magnetization directions are radial directions and are magnetized in opposite directions are arranged coaxially with the plasma chamber 41. From these permanent magnets 40a and 40b,
A magnetic field is generated, and the mirror magnetic field 42 shown in FIG.
Is obtained. The peak value of the mirror magnetic field 42 is comparable to that using a solenoid coil.

【０００４】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記したように、ミラ
ー磁場のピーク値という点では永久磁石を用いたもので
も満足できる性能が得られている。しかし、永久磁石を
用いたミラー磁場装置は、その構造上、ミラー磁場のピ
ークの両側に逆極性の磁場４２ａ、４２ａが形成され
る。この磁場はプラズマを閉じ込める作用には悪影響を
与えないと考えられており、従来、特に問題視されるこ
とはなかった。ところが、本発明者の研究によれば、こ
の磁場は、イオンの引き出しに際し悪影響を及ぼすこと
が判明した。すなわち、引き出されたイオンは、電界絞
り等を通過させて集束ビームとしているが、上記した逆
極性の磁場は、最大でミラー磁場のピーク値と同程度の
値（絶対値）を有しており、ミラー磁場から引き出され
たイオンに発散作用を与えてしまう。このため絞りを通
過した後のイオンビームは所定以上に拡がり、利用され
るイオン量を減少させてイオンの取出し効率を大幅に低
下させるという問題がある。本発明は上記事情を背景と
してなされたものであり、永久磁石の使用によってコス
トの低減および装置の小型化を可能にするとともに、イ
オンビームの引き出し効率を向上させたミラー磁場装置
を提供することを目的とする。As described above, in terms of the peak value of the mirror magnetic field, satisfactory performance is obtained even with a permanent magnet. However, the mirror magnetic field device using the permanent magnet has magnetic fields 42a and 42a having opposite polarities on both sides of the peak of the mirror magnetic field due to its structure. This magnetic field is considered to have no adverse effect on the action of confining the plasma, and has not been regarded as a problem in the past. However, according to the research by the present inventor, it was found that this magnetic field adversely affects the extraction of ions. That is, the extracted ions are passed through an electric field diaphragm or the like to form a focused beam, but the above-mentioned magnetic field of opposite polarity has a maximum value (absolute value) that is approximately the same as the peak value of the mirror magnetic field. , Gives divergent action to the ions extracted from the mirror magnetic field. Therefore, there is a problem that the ion beam after passing through the diaphragm spreads more than a predetermined amount, the amount of ions used is reduced, and the extraction efficiency of ions is significantly reduced. The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide a mirror magnetic field device that enables cost reduction and device miniaturization by using a permanent magnet, and improves extraction efficiency of an ion beam. To aim.

【０００５】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上記課題を解決するた
め、本発明のうち第１の発明は、筒状のチャンバ内部に
ミラー磁場を形成してプラズマを保持するミラー磁場装
置において、前記チャンバに対し、径方向に磁化された
筒状の径方向永久磁石と、軸方向に磁化された筒状の軸
方向永久磁石とが、同軸状で、かつ径方向磁石の内周面
と軸方向永久磁石の径方向永久磁石側端面とが同極にな
るように配置されており、さらに前記軸方向磁石側に前
記径方向永久磁石と同方向に磁化された筒状の補正永久
磁石が配置されていることを特徴とする。In order to solve the above-mentioned problems, a first invention of the present invention provides a mirror magnetic field device for forming a mirror magnetic field inside a cylindrical chamber to hold plasma therein. On the other hand, a cylindrical radial permanent magnet magnetized in the radial direction and a cylindrical axial permanent magnet magnetized in the axial direction are coaxial, and the inner peripheral surface of the radial magnet and the axial permanent magnet are coaxial. Is arranged so that its end face on the radial permanent magnet side has the same pole, and a cylindrical correction permanent magnet magnetized in the same direction as the radial permanent magnet is arranged on the axial magnet side. It is characterized by

【０００６】また第２の発明は、第１の発明において、
前記補正永久磁石が前記軸方向磁石の長さ範囲内に位置
しており、その磁力によってチャンバー内部に作用する
磁界強度が径方向永久磁石より低いことを特徴とする。The second invention is based on the first invention.
The correction permanent magnet is located within the length range of the axial magnet, and the magnetic field strength of the magnetic field acting inside the chamber is lower than that of the radial permanent magnet.

【０００７】なお、本発明で用いられる径方向永久磁
石、軸方向永久磁石および補正永久磁石は、一体の筒状
物とする他、分割された磁石を円周上に配置して筒状に
したものであってもよく、その場合、分割された磁石同
士は密着しているのが望ましいい。ただし、本発明とし
ては密着させることが必須となるものではない。また、
それぞれの永久磁石は軸方向に分割されているものでも
よく、その場合にも上記と同様に分割磁石同士は密着さ
せるのが望ましいが、本発明としては密着が必須となる
ものではない。The radial permanent magnets, the axial permanent magnets, and the correction permanent magnets used in the present invention are not only integral cylinders, but also divided magnets are arranged on the circumference to form a cylinder. In this case, it is desirable that the divided magnets are in close contact with each other. However, in the present invention, the close contact is not essential. Also,
Each of the permanent magnets may be divided in the axial direction, and in that case as well, it is desirable that the divided magnets be in close contact with each other in the same manner as described above, but in the present invention, close contact is not essential.

【０００８】上記のように、各永久磁石は分割するなど
して複数の永久磁石で構成してもよいが、複数の永久磁
石同士は、互いに形状や保磁力で共通している必要はな
い。なお、本発明では上記した径方向永久磁石、軸方向
永久磁石および補正永久磁石を主磁石として使用してお
り、通常は、これらの磁石のみでミラー磁場を生成する
が、さらに、所望により小磁場を与える補助磁石を追加
することも可能である。As described above, each permanent magnet may be divided into a plurality of permanent magnets, but the plurality of permanent magnets need not have the same shape or coercive force. In the present invention, the radial permanent magnets, axial permanent magnets, and correction permanent magnets described above are used as the main magnets, and normally, only these magnets generate the mirror magnetic field, but if desired, a small magnetic field may be used. It is also possible to add an auxiliary magnet that gives

【０００９】[0009]

【作用】すなわち本発明によれば、図４に示すように径
方向磁石Ａによる磁場と軸方向磁石Ｂによる磁場とが重
畳され、一つのピークを有する磁場が得られる。このピ
ークの径方向磁石側の外側には、該ピークよりも僅かに
最大値（絶対値）が小さい逆方向磁場が生成されてお
り、ピークの他方の外側には、より外側の離れた位置
に、上記逆方向磁場よりもはるかに値の小さな逆方向磁
場が生成されている。そして、上記合成磁場に補正磁石
Ｃによる磁場が重畳されて目的のミラー磁場が形成され
る。この磁場では、上記ピークと離れた位置に２つめの
ピークが出現し、ミラー磁場が形成される。以上のよう
に、永久磁石の組み合わせだけでミラー磁場が形成さ
れ、しかもピークの外側に出現する逆方向磁場は大幅に
低減している。上記ミラー磁場らイオンを引き出す際に
は逆方向磁場の悪影響が大幅に低減されており、イオン
ビームの拡がりが抑制される。なお、良好なミラー磁場
を形成するために、補正磁石を径方向磁石の長さ範囲内
に位置させるのが望ましい。In other words, according to the present invention, as shown in FIG. 4, the magnetic field generated by the radial magnet A and the magnetic field generated by the axial magnet B are superposed to obtain a magnetic field having one peak. A reverse magnetic field having a slightly smaller maximum value (absolute value) than the peak is generated outside the radial magnet side of this peak. , A reverse magnetic field having a much smaller value than the reverse magnetic field is generated. Then, the magnetic field generated by the correction magnet C is superimposed on the composite magnetic field to form the target mirror magnetic field. In this magnetic field, a second peak appears at a position apart from the above peak, and a mirror magnetic field is formed. As described above, the mirror magnetic field is formed only by the combination of the permanent magnets, and the reverse magnetic field appearing outside the peak is significantly reduced. When the ions are extracted from the mirror magnetic field, the adverse effect of the reverse magnetic field is significantly reduced, and the spread of the ion beam is suppressed. In order to form a good mirror magnetic field, it is desirable to position the correction magnet within the length range of the radial magnet.

【００１０】また、第２の発明のように、補正磁石を軸
方向磁石Ｂの幅内に位置させ、かつその磁力を、径方向
磁石Ａによる磁界強度よりも小さな磁界強度を与えるも
のとすれば、良好なミラー磁場が形成されるとともに、
上記で説明した２つめのピークが一つめのピークよりも
小さな値となり、ミラー磁場からのイオンの引き出しが
より容易になる。As in the second aspect of the invention, if the correction magnet is positioned within the width of the axial magnet B and its magnetic force gives a magnetic field strength smaller than the magnetic field strength of the radial magnet A. , With the formation of a good mirror magnetic field,
The second peak described above has a smaller value than the first peak, which makes it easier to extract ions from the mirror magnetic field.

【００１１】[0011]

【実施例】以下に本発明の実施例を添付図面に基づき説
明する。筒状のプラズマチャンバ１は、内部にイオン化
室１ａが確保されており、このプラズマチャンバ１の一
端に導波管２が連結されており、この連結部分にガス供
給管３が接続されプラズマチャンバ１と連通している。
一方、プラズマチャンバ１の他端側には引出部チャンバ
４が連結されており、前記プラズマチャンバ１の前端部
から引出部チャンバ４の後端部にかけて、その内部中央
部に引出電極５が配置されており、該引出電極５の前方
であって引出部チャンバ４の内部にはアイツェル電極６
が配置されている。なお上記引出部チャンバ４の前端に
は所定の位置にイオンを輸送するイオン輸送管（図示し
ない）が接続されている。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. The cylindrical plasma chamber 1 has an ionization chamber 1a secured therein, a waveguide 2 is connected to one end of the plasma chamber 1, and a gas supply pipe 3 is connected to the connection portion of the plasma chamber 1. Is in communication with.
On the other hand, a lead-out chamber 4 is connected to the other end of the plasma chamber 1, and a lead-out electrode 5 is arranged in the center of the inside thereof from the front end of the plasma chamber 1 to the rear end of the lead-out chamber 4. In front of the extraction electrode 5 and inside the extraction chamber 4, the Aizel electrode 6 is provided.
Is arranged. An ion transport pipe (not shown) that transports ions to a predetermined position is connected to the front end of the extraction chamber 4.

【００１２】上記プラズマチャンバ１の外周部には、イ
オン化室１ａにカスプ磁場を与える六極永久磁石７…７
が円周上に配置されており、これら六極永久磁石７の後
方に、径方向に磁化され内周側にＳ極を有する筒状の径
方向永久磁石８が配置されている。さらに、上記六極永
久磁石７の外周部には、六極永久磁石７と同長さで軸方
向に磁化された筒状の軸方向分割永久磁石９が配置され
ており、該永久磁石９は、後端にＳ極を有している。こ
れら六極永久磁石７および軸方向分割永久磁石９の前方
には、所定の間隔を置いて、軸方向分割永久磁石９の外
周面に達する厚さを有する筒状の軸方向分割永久磁石１
０が配置されており、この軸方向分割永久磁石１０は、
軸方向分割永久磁石９と同方向に磁化されている。さら
に、軸方向分割永久磁石９、１０の外周部には、後端面
が前記径方向永久磁石８の前面に接し、前端面が軸方向
分割永久磁石１０の前端面に達する筒状の軸方向分割永
久磁石１１が配置されており、該軸方向分割永久磁石１
１は軸方向分割永久磁石９、１０と同方向に磁化されて
いる。これら軸方向分割永久磁石９、１０、１１によっ
て軸方向永久磁石が構成されている。On the outer periphery of the plasma chamber 1, there are sextupole permanent magnets 7 ... 7 which give a cusp magnetic field to the ionization chamber 1a.
Are arranged on the circumference, and a cylindrical radial permanent magnet 8 magnetized in the radial direction and having an S pole on the inner circumferential side is arranged behind these hexapole permanent magnets 7. Further, on the outer peripheral portion of the hexapole permanent magnet 7, there is arranged a cylindrical axially-divided permanent magnet 9 having the same length as the hexapole permanent magnet 7 and magnetized in the axial direction. , Has a south pole at the rear end. In front of the six-pole permanent magnet 7 and the axially-divided permanent magnet 9, a cylindrical axially-divided permanent magnet 1 having a thickness that reaches the outer peripheral surface of the axially-divided permanent magnet 9 at a predetermined interval.
0 is arranged, and this axially divided permanent magnet 10 is
It is magnetized in the same direction as the axially divided permanent magnet 9. Further, on the outer peripheral portions of the axially-divided permanent magnets 9 and 10, a cylindrical axially-divided portion whose rear end face is in contact with the front surface of the radial permanent magnet 8 and whose front end face reaches the front-end face of the axially-divided permanent magnet 10. A permanent magnet 11 is arranged, and the axially divided permanent magnet 1 is arranged.
1 is magnetized in the same direction as the axially divided permanent magnets 9 and 10. These axially-divided permanent magnets 9, 10 and 11 constitute an axial permanent magnet.

【００１３】さらに、上記六極永久磁石と軸方向分割永
久磁石９、１０、１１に囲まれた間隙には、この間隙に
収まる大きさの筒状の補正永久磁石１２が配置されてお
り、該補正永久磁石１２は径方向永久磁石８と同方向に
磁化されている。この補正永久磁石１２がイオン室１ａ
に与える磁界強度は、最大値で比較すると、径方向永久
磁石８による磁界強度の約半分である。上記各永久磁石
８〜１２（六極磁石を除く）は、図中に磁化方向が矢印
で示されている。また、上記軸方向分割永久磁石１０、
１１の前面と引出部チャンバ４との間にはリング状の鉄
製ヨーク１３と電気絶縁物１４が介装されている。Further, in the gap surrounded by the six-pole permanent magnet and the axially-divided permanent magnets 9, 10 and 11, there is arranged a cylindrical correction permanent magnet 12 having a size which can be accommodated in the gap. The correction permanent magnet 12 is magnetized in the same direction as the radial permanent magnet 8. This correction permanent magnet 12 is the ion chamber 1a.
In comparison with the maximum value, the magnetic field strength applied to the magnetic field is about half the magnetic field strength of the radial permanent magnet 8. The magnetization directions of the permanent magnets 8 to 12 (excluding the hexapole magnets) are indicated by arrows in the figure. Further, the axially-divided permanent magnet 10,
A ring-shaped iron yoke 13 and an electric insulator 14 are interposed between the front surface of 11 and the drawer chamber 4.

【００１４】上記した永久磁石８〜１２による磁場は重
畳され、図２に示すミラー磁場１５が常に得られる。こ
のミラー磁場１５は、イオン室１ａ内で２つのピークが
出現しており、導波管側のピーク１６が引出部チャンバ
側のピーク１７よりも大きな値を示している。また、ピ
ーク１６の外側には、該ピーク１６と同程度の最大値を
有する逆方向磁場１６ａが形成されており、ピーク１７
の外側には、最大値で前記逆方向磁場１６ａの約１／５
の大きさの逆方向磁場１７ａが形成されている。The magnetic fields generated by the permanent magnets 8 to 12 described above are superposed, and the mirror magnetic field 15 shown in FIG. 2 is always obtained. In the mirror magnetic field 15, two peaks appear in the ion chamber 1a, and the peak 16 on the waveguide side has a larger value than the peak 17 on the extraction chamber side. Further, a reverse magnetic field 16a having a maximum value similar to that of the peak 16 is formed outside the peak 16, and the peak 17
The maximum value is about ⅕ of the reverse magnetic field 16a outside
A reverse magnetic field 17a having a magnitude of is formed.

【００１５】上記したミラー磁場装置を多価イオン源と
してＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）放電を行うた
め、ガス供給管３からイオン化させるＡｒガスをプラズ
マチャンバ１内に導入するとともに、導波管２よりマイ
クロ波を供給する。ガスの供給量を適当に調整すること
によって、ＥＣＲ放電が始まり、イオン化室１ａ内のミ
ラー磁場１５で閉じこめられつつイオン化が促進され
る。生成された多価イオンは、高電圧のプラズマチャン
バ１と接地された引出電極５との差電圧によってイオン
ビームとして引き出され、例えばＡｒ⁸⁺は差電圧が２０
ＫＶのとき、１６０ＫｅＶａエネルギーにまで達し、ア
インツェル電極６により集束され、初期ビーム径１０ｍ
ｍのイオンビームとして輸送される。In order to perform ECR (electron cyclotron resonance) discharge using the above-mentioned mirror magnetic field device as a multiply charged ion source, Ar gas to be ionized is introduced from the gas supply pipe 3 into the plasma chamber 1 and the micro wave is guided from the waveguide 2. Supply the waves. By appropriately adjusting the gas supply amount, ECR discharge starts, and ionization is promoted while being confined by the mirror magnetic field 15 in the ionization chamber 1a. The generated multiply-charged ions are extracted as an ion beam by the difference voltage between the high-voltage plasma chamber 1 and the extraction electrode 5 that is grounded. For example, Ar ⁸⁺ has a difference voltage of 20.
At KV, the energy reaches 160 KeVa and is focused by the Einzel electrode 6, and the initial beam diameter is 10 m.
m ion beam.

【００１６】上記引出しビームの軌道を観察し、これを
図３に示した。また、２つの永久磁石を利用した従来の
ミラー磁場装置を用意し、この装置を用いて上記と同様
の条件でイオンビームの引き出しを行い、その軌道を観
察し同じく図３に示した。図から明らかなように、本発
明のミラー磁場装置を用いた場合には、従来装置に比べ
てイオンビームの拡がりが小さく有効利用できるイオン
量が増えており、効率よいイオンビームの引き出しが可
能になった。The trajectory of the extraction beam was observed and is shown in FIG. Further, a conventional mirror magnetic field device using two permanent magnets was prepared, an ion beam was extracted under the same conditions as above using this device, and the orbit thereof was observed and also shown in FIG. As is clear from the figure, when the mirror magnetic field device of the present invention is used, the spread of the ion beam is small and the amount of ions that can be effectively used is increased as compared with the conventional device, and it is possible to efficiently extract the ion beam. became.

【００１７】[0017]

【発明の効果】すなわち、本発明のミラー磁場装置は、
チャンバに対し、径方向に磁化し筒状の径方向永久磁石
と、軸方向に磁化した筒状の軸方向永久磁石とを、同軸
状で、かつ径方向磁石の内周面と軸方向永久磁石の径方
向磁石内側端面とが同極になるように配置し、軸方向磁
石側に径方向永久磁石と同方向に磁化した筒状の補正永
久磁石を配置したので、永久磁石のみでミラー磁場を形
成でき、装置の小型化と装置費の低減が可能になる。ま
た、電力費や電源用冷却装置の維持費が不要となるので
ランニングコストが大幅に低減する。また、ミラー磁場
の一方のピークの外側に出現する逆方向磁場が小さくな
り、上記装置内から取り出されるイオンビームの拡がり
が防止され、効率よいイオンビームの取り出しが可能に
なる。That is, the mirror magnetic field device of the present invention is
A cylindrical radial permanent magnet magnetized in the radial direction and a cylindrical axial permanent magnet axially magnetized with respect to the chamber are coaxial, and the inner peripheral surface of the radial magnet and the axial permanent magnet are coaxial. Since the radial magnet inner end surface of is arranged so as to have the same pole, and the cylindrical correction permanent magnet magnetized in the same direction as the radial permanent magnet is arranged on the axial magnet side, the mirror magnetic field can be generated only by the permanent magnet. Therefore, the size of the device can be reduced and the cost of the device can be reduced. In addition, the running cost is significantly reduced because the electric power cost and the maintenance cost of the power supply cooling device are unnecessary. Further, the reverse magnetic field appearing outside one peak of the mirror magnetic field becomes small, the spread of the ion beam extracted from the inside of the apparatus is prevented, and the ion beam can be extracted efficiently.

【００１８】さらに、補正永久磁石を軸方向磁石の長さ
範囲内に位置させ、その磁力によりチャンバ内部に作用
する磁界強度を径方向磁石より低いものとすれば、良好
なミラー磁場が形成されイオン化が促進される。また一
方の磁場のピークを他方に比べて相対的に小さくすると
ともにこのピークの外側に出現する逆方向磁場を小さく
できるので、イオンビームの引き出しが容易になる。Further, if the correction permanent magnet is positioned within the length range of the axial magnet and the magnetic field strength acting on the inside of the chamber by the magnetic force is lower than that of the radial magnet, a good mirror magnetic field is formed and ionized. Is promoted. Further, since the peak of one magnetic field can be made relatively smaller than that of the other, and the reverse magnetic field appearing outside this peak can be made smaller, the extraction of the ion beam becomes easier.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】 本発明の装置の一実施例を示す縦断面した正
面端面図である。FIG. 1 is a front end view in vertical section showing an embodiment of an apparatus of the present invention.

【図２】 同装置による磁場分布を示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing a magnetic field distribution by the device.

【図３】 同装置および従来のミラー磁場装置から引き
出されたイオンビームの軌道を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing trajectories of ion beams extracted from the apparatus and a conventional mirror magnetic field apparatus.

【図４】 本発明の装置において形成される磁場分布を
説明するグラフである。FIG. 4 is a graph illustrating a magnetic field distribution formed in the device of the present invention.

【図５】 ソレノイドコイルを用いた従来のミラー磁場
装置を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing a conventional mirror magnetic field device using a solenoid coil.

【図６】 同装置による磁場分布を示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing a magnetic field distribution by the device.

【図７】 永久磁石を用いた従来のミラー磁場装置を示
す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view showing a conventional mirror magnetic field device using a permanent magnet.

【図８】 同装置による磁場分布を示すグラフである。FIG. 8 is a graph showing a magnetic field distribution by the device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ プラズマチャンバ １ａ イオン化室 ２ 導波管 ３ ガス供給管 ４ 引出部チャンバ ５ 引出電極 ６ アイツェル電極 ７ 六極永久磁石 ８ 径方向永久磁石 ９ 軸方向分割永久磁石 １０ 軸方向分割永久磁石 １１ 軸方向分割永久磁石 １２ 補正永久磁石 1 Plasma chamber 1a Ionization chamber 2 Waveguide 3 Gas supply pipe 4 Extraction chamber 5 Extraction electrode 6 Aizel electrode 7 Six-pole permanent magnet 8 Radial permanent magnet 9 Axial split permanent magnet 10 Axial split permanent magnet 11 Axial split Permanent magnet 12 Correction permanent magnet

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 筒状のチャンバ内部にミラー磁場を形成
してプラズマを保持するミラー磁場装置において、前記
チャンバに対し、径方向に磁化された筒状の径方向永久
磁石と、軸方向に磁化された筒状の軸方向永久磁石と
が、同軸で、しかも径方向永久磁石の内周面と軸方向永
久磁石の径方向永久磁石側端面とが同極になるように配
置されており、さらに軸方向磁石側には、径方向永久磁
石と同方向に磁化された筒状の補正永久磁石が配置され
ていることを特徴とするミラー磁場装置1. A mirror magnetic field device for maintaining a plasma by forming a mirror magnetic field inside a cylindrical chamber, wherein a cylindrical radial permanent magnet magnetized in a radial direction and an axial magnetization in the chamber. And the cylindrical axial permanent magnet are arranged coaxially, and the inner peripheral surface of the radial permanent magnet and the radial permanent magnet side end surface of the axial permanent magnet have the same pole. A mirror magnetic field device characterized in that a cylindrical correction permanent magnet magnetized in the same direction as the radial permanent magnet is arranged on the axial magnet side. 【請求項２】 補正永久磁石は、前記軸方向磁石の長さ
範囲内に位置しており、その磁力によりチャンバ内部に
作用する磁界強度が、径方向磁石より低いことを特徴と
する請求項１記載のミラー磁場装置2. The correction permanent magnet is located within the length range of the axial magnet, and the magnetic field strength exerted inside the chamber by its magnetic force is lower than that of the radial magnet. Mirror magnetic field device described