JPH06140196A - パルス引出型の電子サイクロトロン共振イオン源 - Google Patents
パルス引出型の電子サイクロトロン共振イオン源Info
- Publication number
- JPH06140196A JPH06140196A JP29126892A JP29126892A JPH06140196A JP H06140196 A JPH06140196 A JP H06140196A JP 29126892 A JP29126892 A JP 29126892A JP 29126892 A JP29126892 A JP 29126892A JP H06140196 A JPH06140196 A JP H06140196A
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- ions
- cyclotron resonance
- electron cyclotron
- plasma chamber
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 イオンを効率よく取り出す。
【構成】 パルス状引出電圧供給用高圧電源２５からパ
ルス状の引出電圧を引出電極５に供給し、イオン導出用
電界を断続的に形成する。イオン導出用電界を形成しな
い期間では、プラズマチャンバ４内でイオンを生成し、
そのイオンを導出せずに高濃度にする。イオン導出用電
界を形成する期間では、前記高濃度にしたイオンを一気
に外部に導出する。 【効果】 無駄なイオンの導出をなくすと共にイオン電
流を大きくすることが出来る。そこで、間欠的に大きな
イオン電流を必要とする用途に好適である。
ルス状の引出電圧を引出電極５に供給し、イオン導出用
電界を断続的に形成する。イオン導出用電界を形成しな
い期間では、プラズマチャンバ４内でイオンを生成し、
そのイオンを導出せずに高濃度にする。イオン導出用電
界を形成する期間では、前記高濃度にしたイオンを一気
に外部に導出する。 【効果】 無駄なイオンの導出をなくすと共にイオン電
流を大きくすることが出来る。そこで、間欠的に大きな
イオン電流を必要とする用途に好適である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、パルス引出型の電子
サイクロトロン共振イオン源に関し、さらに詳しくは、
プラズマチャンバ内で生成されたイオンを効率よく導出
できるパルス引出型の電子サイクロトロン共振イオン源
に関する。
サイクロトロン共振イオン源に関し、さらに詳しくは、
プラズマチャンバ内で生成されたイオンを効率よく導出
できるパルス引出型の電子サイクロトロン共振イオン源
に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の電子サイクロトロン共振イオン源
としては、理化学研究所報告（第６４巻 第４号 第１
４３頁 １９８８年１２月発行）に掲載された「ＥＣＲ
（＝電子サイクロトロン共振）多価イオン源」が挙げら
れる。図２は、その断面図である。この電子サイクロト
ロン共振イオン源Ｂにおいて、電子サイクロトロン共振
条件を満たす領域である電子サイクロトロン共振領域１
は、永久磁石２およびソレノイドコイル３により包囲さ
れたプラズマチャンバ４内に形成される。
としては、理化学研究所報告（第６４巻 第４号 第１
４３頁 １９８８年１２月発行）に掲載された「ＥＣＲ
（＝電子サイクロトロン共振）多価イオン源」が挙げら
れる。図２は、その断面図である。この電子サイクロト
ロン共振イオン源Ｂにおいて、電子サイクロトロン共振
条件を満たす領域である電子サイクロトロン共振領域１
は、永久磁石２およびソレノイドコイル３により包囲さ
れたプラズマチャンバ４内に形成される。
【０００３】プラズマチャンバ４の一端（図中、左端）
４ａ側には、前記電子サイクロトロン共振領域１で生成
されたイオンを外部へ導出するための引出電極５が配設
されている。プラズマチャンバ４の他端（図中、右端）
４ｂ側には、延長筒体６を介して、プラズマチャンバ４
内を高真空下に保つための真空ポンプ７およびプラズマ
チャンバ４内へマイクロ波８を導入するためのマイクロ
波導入管９が配設されている。また、前記延長筒体６内
には、プラズマチャンバ４内へガス１０を導入するため
のガス導入管１１が配設されている。
４ａ側には、前記電子サイクロトロン共振領域１で生成
されたイオンを外部へ導出するための引出電極５が配設
されている。プラズマチャンバ４の他端（図中、右端）
４ｂ側には、延長筒体６を介して、プラズマチャンバ４
内を高真空下に保つための真空ポンプ７およびプラズマ
チャンバ４内へマイクロ波８を導入するためのマイクロ
波導入管９が配設されている。また、前記延長筒体６内
には、プラズマチャンバ４内へガス１０を導入するため
のガス導入管１１が配設されている。
【０００４】真空ポンプ７にてプラズマチャンバ４内を
例えば１０-6Torrの真空状態とした後、ソレノイドコイ
ル３にコイル電流を供給して励磁し、マイクロ波８およ
びガス１０をプラズマチャンバ４内に供給すると、プラ
ズマチャンバ４内に電子サイクロトロン共振領域１が形
成され、その電子サイクロトロン共振領域１に電子とイ
オンが閉じ込められ、電子とガスとイオンの衝突によっ
て１価イオンから多価イオンまで生成される。そして、
イオンが高濃度になると、その一部が引出電極５側に拡
散し、引出電極５の電界により外部に導出される。
例えば１０-6Torrの真空状態とした後、ソレノイドコイ
ル３にコイル電流を供給して励磁し、マイクロ波８およ
びガス１０をプラズマチャンバ４内に供給すると、プラ
ズマチャンバ４内に電子サイクロトロン共振領域１が形
成され、その電子サイクロトロン共振領域１に電子とイ
オンが閉じ込められ、電子とガスとイオンの衝突によっ
て１価イオンから多価イオンまで生成される。そして、
イオンが高濃度になると、その一部が引出電極５側に拡
散し、引出電極５の電界により外部に導出される。
【０００５】
【発明が解決しょうとする課題】上記従来の電子サイク
ロトロン共振イオン源Ｂでは、イオンを連続的に外部に
取り出せるが、イオンを連続的に利用しない場合（例え
ば加速器の入射用に用いるような場合）、利用しない時
に導出されるイオンが無駄になってしまう問題点があ
る。また、生成されたイオンの一部のみを導出している
ため、イオン電流値を大きくしにくい問題点がある。そ
こで、この発明の目的は、無駄なイオンの導出をなくす
と共に，イオン電流を大きく出来るようにした電子サイ
クロトロン共振イオン源を提供することにある。
ロトロン共振イオン源Ｂでは、イオンを連続的に外部に
取り出せるが、イオンを連続的に利用しない場合（例え
ば加速器の入射用に用いるような場合）、利用しない時
に導出されるイオンが無駄になってしまう問題点があ
る。また、生成されたイオンの一部のみを導出している
ため、イオン電流値を大きくしにくい問題点がある。そ
こで、この発明の目的は、無駄なイオンの導出をなくす
と共に，イオン電流を大きく出来るようにした電子サイ
クロトロン共振イオン源を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明のパルス引出型
の電子サイクロトロン共振イオン源は、永久磁石(２)と
ソレノイドコイル(３)とにより電子サイクロトロン共振
条件を満たす磁場をプラズマチャンバ(４)内に形成し，
そのプラズマチャンバ(４)内で生成されたイオンを引出
電極(５)により外部へ導出する電子サイクロトロン共振
イオン源(Ａ)において、引出電極(５)にパルス状の引出
電圧を供給するパルス状引出電圧供給手段(２５)を具備
し、プラズマチャンバ(４)内で生成されたイオンを断続
的に導出することを構成上の特徴とするものである。
の電子サイクロトロン共振イオン源は、永久磁石(２)と
ソレノイドコイル(３)とにより電子サイクロトロン共振
条件を満たす磁場をプラズマチャンバ(４)内に形成し，
そのプラズマチャンバ(４)内で生成されたイオンを引出
電極(５)により外部へ導出する電子サイクロトロン共振
イオン源(Ａ)において、引出電極(５)にパルス状の引出
電圧を供給するパルス状引出電圧供給手段(２５)を具備
し、プラズマチャンバ(４)内で生成されたイオンを断続
的に導出することを構成上の特徴とするものである。
【０００７】
【作用】この発明のパルス引出型の電子サイクロトロン
共振イオン源では、パルス状引出電圧供給手段により引
出電極にパルス状の引出電圧を供給し、プラズマチャン
バ内で生成されたイオンを断続的に導出する。ここで、
イオンを導出する期間と導出しない期間の周期を適正に
選べば、次のような動作が繰り返される。イオンが導出
されない期間では、電子サイクロトロン共振領域に電子
とイオンが閉じ込められ、電子とガスとイオンの衝突に
よって１価イオンから多価イオンまで生成され、イオン
が急速に高濃度になる。すると、イオンが導出される期
間になり、高濃度のイオンが一気に引出電極の電界によ
り外部に導出される。すると、再び、イオンが導出され
ない期間になり、再び高濃度のイオンが生成される。
共振イオン源では、パルス状引出電圧供給手段により引
出電極にパルス状の引出電圧を供給し、プラズマチャン
バ内で生成されたイオンを断続的に導出する。ここで、
イオンを導出する期間と導出しない期間の周期を適正に
選べば、次のような動作が繰り返される。イオンが導出
されない期間では、電子サイクロトロン共振領域に電子
とイオンが閉じ込められ、電子とガスとイオンの衝突に
よって１価イオンから多価イオンまで生成され、イオン
が急速に高濃度になる。すると、イオンが導出される期
間になり、高濃度のイオンが一気に引出電極の電界によ
り外部に導出される。すると、再び、イオンが導出され
ない期間になり、再び高濃度のイオンが生成される。
【０００８】そこで、外部でイオンを利用しない期間と
前記イオンが導出されない期間とを同期させれば、イオ
ンの無駄がなくなる。また、高濃度のイオンを一気に外
部に導出するので、イオン電流を大きく出来る。
前記イオンが導出されない期間とを同期させれば、イオ
ンの無駄がなくなる。また、高濃度のイオンを一気に外
部に導出するので、イオン電流を大きく出来る。
【０００９】
【実施例】以下、図に示す実施例に基づいてこの発明を
さらに詳細に説明する。なお、これによりこの発明が限
定されるものではない。図１は、この発明の一実施例の
パルス引出型の電子サイクロトロン共振イオン源の断面
図である。なお、従来例と同様の構成要素には、同じ参
照番号を付している。この電子サイクロトロン共振イオ
ン源Ａにおいて、電子サイクロトロン共振領域１は、永
久磁石２およびソレノイドコイル３により包囲されたプ
ラズマチャンバ４内に形成される。
さらに詳細に説明する。なお、これによりこの発明が限
定されるものではない。図１は、この発明の一実施例の
パルス引出型の電子サイクロトロン共振イオン源の断面
図である。なお、従来例と同様の構成要素には、同じ参
照番号を付している。この電子サイクロトロン共振イオ
ン源Ａにおいて、電子サイクロトロン共振領域１は、永
久磁石２およびソレノイドコイル３により包囲されたプ
ラズマチャンバ４内に形成される。
【００１０】永久磁石２は、プラズマチャンバ４の径方
向（図中、上下方向）に磁場を形成する。ソレノイドコ
イル３は、ソレノイドコイル用電源３Ａから供給される
コイル電流で励磁され、プラズマチャンバ４の軸線方向
（図中、左右方向）に磁場を形成する。
向（図中、上下方向）に磁場を形成する。ソレノイドコ
イル３は、ソレノイドコイル用電源３Ａから供給される
コイル電流で励磁され、プラズマチャンバ４の軸線方向
（図中、左右方向）に磁場を形成する。
【００１１】プラズマチャンバ４の一端（図中、左端）
４ａ側には、前記電子サイクロトロン共振領域１で生成
されたイオンを、導出管２４へ導出するための引出電極
５が配設されている。前記プラズマチャンバ４の一端４
ａ側は、絶縁体２２を介して、引出電極５を保持する保
持筒体２１に接続している。プラズマチャンバ４の他端
（図中、右端）４ｂ側には、延長筒体６を介して、プラ
ズマチャンバ４内を高真空下に保つための真空ポンプ７
が配設されている。また、前記延長筒体６内には、プラ
ズマチャンバ４内へガス１０を導入するためのガス導入
管１１が配設されている。
４ａ側には、前記電子サイクロトロン共振領域１で生成
されたイオンを、導出管２４へ導出するための引出電極
５が配設されている。前記プラズマチャンバ４の一端４
ａ側は、絶縁体２２を介して、引出電極５を保持する保
持筒体２１に接続している。プラズマチャンバ４の他端
（図中、右端）４ｂ側には、延長筒体６を介して、プラ
ズマチャンバ４内を高真空下に保つための真空ポンプ７
が配設されている。また、前記延長筒体６内には、プラ
ズマチャンバ４内へガス１０を導入するためのガス導入
管１１が配設されている。
【００１２】前記引出電極５を保持する保持筒体２１と
真空ポンプ７との間には、パルス状引出電圧供給用高圧
電源２５が接続されており、前記プラズマチャンバ４の
一端４ａ側と引出電極５との間に高圧のパルス状の引出
電圧が加わるようになっている。プラズマチャンバ４の
中央部には、マイクロ波源２０からのマイクロ波８をプ
ラズマチャンバ４内に導入するためのマイクロ波導波管
８Ａが配設されている。次に、動作について説明する。
真空ポンプ７にてプラズマチャンバ４内を例えば１０-6
Torrの真空状態下とした後、ソレノイドコイル用電源３
Ａからコイル電流を供給してソレノイドコイル３を励磁
すると、プラズマチャンバ４内に電子サイクロトロン共
振領域１が形成される。そこで、マイクロ波８およびガ
ス１０をプラズマチャンバ４内に導入する。引出電極５
に引出電圧が印加されない期間、前記電子サイクロトロ
ン共振領域１では、マイクロ波８によってガス１０が励
起されてプラズマとなる。そのプラズマは、永久磁石２
による磁場とソレノイドコイル３による磁場とを重畳し
た合成磁場によって、閉じ込められる。また、電子も閉
じ込められる。そこで、電子とガスとプラズマ中のイオ
ンの衝突によって、１価イオンから多価イオンまで生成
される。例えばガス１０としてＡｓガスを導入すると、
１価イオンＡｓ+1から価数の大きなイオンＡｓ+2，Ａｓ
+3，…までが生成される。そして、イオンは急速に高濃
度になる。
真空ポンプ７との間には、パルス状引出電圧供給用高圧
電源２５が接続されており、前記プラズマチャンバ４の
一端４ａ側と引出電極５との間に高圧のパルス状の引出
電圧が加わるようになっている。プラズマチャンバ４の
中央部には、マイクロ波源２０からのマイクロ波８をプ
ラズマチャンバ４内に導入するためのマイクロ波導波管
８Ａが配設されている。次に、動作について説明する。
真空ポンプ７にてプラズマチャンバ４内を例えば１０-6
Torrの真空状態下とした後、ソレノイドコイル用電源３
Ａからコイル電流を供給してソレノイドコイル３を励磁
すると、プラズマチャンバ４内に電子サイクロトロン共
振領域１が形成される。そこで、マイクロ波８およびガ
ス１０をプラズマチャンバ４内に導入する。引出電極５
に引出電圧が印加されない期間、前記電子サイクロトロ
ン共振領域１では、マイクロ波８によってガス１０が励
起されてプラズマとなる。そのプラズマは、永久磁石２
による磁場とソレノイドコイル３による磁場とを重畳し
た合成磁場によって、閉じ込められる。また、電子も閉
じ込められる。そこで、電子とガスとプラズマ中のイオ
ンの衝突によって、１価イオンから多価イオンまで生成
される。例えばガス１０としてＡｓガスを導入すると、
１価イオンＡｓ+1から価数の大きなイオンＡｓ+2，Ａｓ
+3，…までが生成される。そして、イオンは急速に高濃
度になる。
【００１３】次に、引出電極５に引出電圧が印加される
期間になると、プラズマチャンバ４内の高濃度のイオン
が引出電極の電界により一気に外部に導出される。
期間になると、プラズマチャンバ４内の高濃度のイオン
が引出電極の電界により一気に外部に導出される。
【００１４】次に、引出電極５に引出電圧が印加されな
い期間になると、再びプラズマチャンバ４内に急速に高
濃度のイオンが生成される。
い期間になると、再びプラズマチャンバ４内に急速に高
濃度のイオンが生成される。
【００１５】以上が繰り返されるが、その繰り返しの周
期と，例えば後段のビーム照射系などのタイミングとを
合せることにより、イオンを有効に利用できる。
期と，例えば後段のビーム照射系などのタイミングとを
合せることにより、イオンを有効に利用できる。
【００１６】なお、電子サイクロトロン共振領域が形成
されてから次第に価数の大きなイオンが生成されていく
ので、前記引出電極５に引出電圧が印加されない期間の
長さを調整することによって、利用したい価数のイオン
を効率よく得られるように制御することも可能である。
されてから次第に価数の大きなイオンが生成されていく
ので、前記引出電極５に引出電圧が印加されない期間の
長さを調整することによって、利用したい価数のイオン
を効率よく得られるように制御することも可能である。
【００１７】
【発明の効果】この発明のパルス引出型の電子サイクロ
トロン共振イオン源によれば、無駄なイオンの導出をな
くすと共にイオン電流を大きくすることが出来る。そこ
で、間欠的に大きなイオン電流を必要とする用途（例え
ば加速器の入射用に用いるような用途など）に好適であ
る。
トロン共振イオン源によれば、無駄なイオンの導出をな
くすと共にイオン電流を大きくすることが出来る。そこ
で、間欠的に大きなイオン電流を必要とする用途（例え
ば加速器の入射用に用いるような用途など）に好適であ
る。
【図１】この発明のパルス引出型の電子サイクロトロン
共振イオン源の一実施例の断面図である。
共振イオン源の一実施例の断面図である。
【図２】従来の電子サイクロトロン共振イオン源の一例
の断面図である。
の断面図である。
Ａ 電子サイクロトロン共振イオン源 １ 電子サイクロトロン共振領域 ２ 永久磁石 ３ ソレノイドコイル ３Ａ ソレノイドコイル用電源 ４ プラズマチャンバ ５ 引出電極 ８ マイクロ波 １０ ガス ２４ 導出管 ２５ パルス状引出電圧供給用高圧電源
Claims (1)
- 【請求項１】 永久磁石とソレノイドコイルとにより電
子サイクロトロン共振条件を満たす磁場をプラズマチャ
ンバ内に形成し，そのプラズマチャンバ内で生成された
イオンを引出電極により外部へ導出する電子サイクロト
ロン共振イオン源において、 引出電極にパルス状の引出電圧を供給するパルス状引出
電圧供給手段を具備し、プラズマチャンバ内で生成され
たイオンを断続的に導出することを特徴とするパルス引
出型の電子サイクロトロン共振イオン源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29126892A JPH06140196A (ja) | 1992-10-29 | 1992-10-29 | パルス引出型の電子サイクロトロン共振イオン源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29126892A JPH06140196A (ja) | 1992-10-29 | 1992-10-29 | パルス引出型の電子サイクロトロン共振イオン源 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06140196A true JPH06140196A (ja) | 1994-05-20 |
Family
ID=17766678
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29126892A Pending JPH06140196A (ja) | 1992-10-29 | 1992-10-29 | パルス引出型の電子サイクロトロン共振イオン源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06140196A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1989001872A1 (en) * | 1987-08-27 | 1989-03-09 | Dai Nippon Insatsu Kabushiki Kaisha | Heat-sensitive mimeotype stencil paper |
| EP0473783A1 (en) * | 1990-03-14 | 1992-03-11 | KOHJIN CO. Ltd. | Thermosensitive stencil paper |
| JP2001160368A (ja) * | 1999-12-01 | 2001-06-12 | Sumitomo Eaton Noba Kk | イオン源 |
| JP2017143017A (ja) * | 2016-02-12 | 2017-08-17 | 三菱電機株式会社 | 粒子加速器システムおよびそれを備えた粒子線治療システム |
-
1992
- 1992-10-29 JP JP29126892A patent/JPH06140196A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1989001872A1 (en) * | 1987-08-27 | 1989-03-09 | Dai Nippon Insatsu Kabushiki Kaisha | Heat-sensitive mimeotype stencil paper |
| EP0473783A1 (en) * | 1990-03-14 | 1992-03-11 | KOHJIN CO. Ltd. | Thermosensitive stencil paper |
| AU652918B2 (en) * | 1990-03-14 | 1994-09-15 | Kohjin Co. Ltd. | Thermosensitive stencil paper |
| JP2001160368A (ja) * | 1999-12-01 | 2001-06-12 | Sumitomo Eaton Noba Kk | イオン源 |
| JP4667553B2 (ja) * | 1999-12-01 | 2011-04-13 | 株式会社Ｓｅｎ | イオン源 |
| JP2017143017A (ja) * | 2016-02-12 | 2017-08-17 | 三菱電機株式会社 | 粒子加速器システムおよびそれを備えた粒子線治療システム |
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