CN101764020B - 离子管 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种排列有多个离子束引出孔的离子管，使得离子束电流密度变得均匀。该离子管具有由阴极(10)和阳极(20)构成的等离子体生成构件，以及从由等离子体生成构件生成的等离子体中引出离子束的栅极(30)，阴极由架设于一对丝电极(13)之间的丝极(12)构成，栅极具有平行地排列在丝极上的多个离子束引出孔(31)，包含该丝极的两端部(12a)的单位空间内的发热量比包含该丝极的中央部(12b)的单位空间内的发热量大。

Description

离子管

技术领域

本发明涉及到离子管，特别是涉及到作为离子管的阴极的丝极的改良。

背景技术

离子管一般用于压电元件的频率调整装置等中，其原理是，在离子管内部生成等离子体，从该等离子体中引出离子并使其加速，从而形成离子束。

在专利文献1中公开的离子管配置有多个离子束引出孔，并射出具有对应的电流密度峰值的离子束。

在专利文献2中公开了将多个丝极沿长边方向进行配置的结构。根据该结构，各丝极的发热量相同的话，能够期待作为热阴极的阴极的热分布均匀，射出的离子束的电流密度也变得均匀化。

专利文献1：日本特开2006-100205号公报

专利文献2：日本特开2007-311118号公报

然而，在专利文献2所述的结构中，必须对应于多个丝极设置多个电源，不仅离子管的结构复杂化、大型化，而且也存在高成本的问题。

发明内容

因而，本发明的课题在于，通过简单而廉价的结构解决上述的排列有多个离子束引出孔的离子管存在的离子束的电流密度变得不均匀(特别是端部侧的电流密度变小)的问题。

本发明的第一方面的离子管具有由阴极(10)和阳极(20)构成的等离子体生成构件，以及从由该等离子体生成构件生成的等离子体中引出离子束的栅极(30)，该阴极由架设于一对丝电极(13)之间的丝极(12)构成，该栅极具有平行地排列在该丝极上的多个离子束引出孔(31)，包含该丝极的两端部(12a)的单位空间内的发热量比包含该丝极的中央部(12b)的单位空间内的发热量大。

其中，可以是丝极的两端部卷绕成线圈状的结构，也可以是使两端部弯曲的结构。

本发明的第二方面的离子管具有由阴极(10)和阳极(20)构成的等离子体生成构件，以及从由该等离子体生成构件生成的等离子体中引出离子束的栅极(30)，该阴极由架设于一对丝电极之间的丝极(12)构成，该栅极具有平行地排列在该丝极上的多个离子束引出孔(31)，相对于该丝极的中央部，两端侧紧密地卷绕。

通过简单且廉价的结构解决了在排列有多个离子束引出孔的离子管中离子束端部侧的电流密度减小的问题，能够使离子束的电流密度均匀化。

附图说明

图1是示出本发明的离子管的图。

图2A是说明栅极的结构的图。

图2B是说明栅极的结构的图。

图3是说明本发明的图。

图4A是示出本发明的离子管的图。

图4B是示出本发明的丝极的图。

图5是说明本发明的图。

图6A是示出本发明的丝极的变形例的图。

图6B是示出本发明的丝极的变形例的图。

图6C是示出本发明的丝极的变形例的图。

图7是说明本发明的图。

图8A是示出本发明的丝极的变形例的图。

图8B是示出本发明的丝极的变形例的图。

图9是补充说明本发明的图。

图10是补充说明本发明的图。

具体实施方式

图1的离子管100具有架设于一对丝电极13之间的丝极11(阴极10)、与丝极11平行地对置配置的阳极20、有着多个离子束引出孔31的栅极30、以及将阴极10和阳极20密闭在内部且使多个离子束引出孔31露出的主体40。阴极10和阳极20构成等离子体生成构件，并与各自的电源(未图示)连接。此外，主体40具有用于导入放电气体的气体导入口41、以及防止阴极10和阳极20之间的多余放电的屏蔽板42。

如图2A和图2B所示，栅极30的多个离子束引出孔31沿与丝极11相同的方向排列在由环状的阳极20划定的区域内部。

离子管的动作为：首先，从气体导入口41中将氩等放电气体导入到主体40内部。并分别对阴极10施加负电压，对阳极20施加正电压，通过该电压差进行放电，产生等离子体。对栅极30施加电压后，通过多个离子束引出孔31从等离子体中将离子引出并使其加速，从而形成离子束。

在此，对阳极20进行补充说明。图9(a)～(d)是示出阳极的形状(均为俯视图)的变形例的图。图9(a)为图2所示的环状式电极，其他的例如图9(b)是沿长边方向分割开的形状，图9(c)是コ字形状，图9(d)是沿宽度方向分割开的形状，等等。此外，并不限定是方形，也可以是椭圆形。另外，也可以不设置阳极20，而以主体4自身作为阳极。

此外，对多个离子束引出孔31进行补充说明。图10(a)～(e)是示出多个离子束引出孔31的变形例的图。如图所示，除了图2(即图10(d))以外，离子束31可以是各种形状。本说明书以及权利要求的范围中所提及的“多个离子束引出孔”包括上述举例示出的全部形态以及其他类似形态。

另外，图1所示的离子管是适于实用的，然而作为热阴极的丝极11的端部的温度因丝电极13的散热而降低，由此有时会使从端部侧的离子束引出孔31射出的离子束的电流密度减小。

图3是该结构中距离栅极面25mm的位置、即配置有处理基板的位置处的离子束的电流密度。如图所示，各峰值与各离子束引出孔31对应，端部侧的电流密度峰值比中心附近的电流密度峰值稍稍减小。这样，在图1的结构中，有时会有离子束电流密度不均匀的情况。

因此，在图4A中示出了改良了的本发明的离子管200。离子管200中的阳极20、栅极30以及主体40的结构与上述图1、图2、图9和图10相同，因此标以相同符号并省略其说明。

在图4A中，作为热阴极的阴极10由架设于一对丝电极13之间的丝极12构成。另外，在图4A中，同样是由阴极10和阳极20构成等离子体生成构件，并连接各自的电源(未图示)。

为了说明方便，如图4B所示，假设丝极12由端部12a和中央部12b构成。端部12a卷绕成线圈状，与以往的丝极11相比，端部的发热量增大了。由此，即使是丝极12通过丝电极13散热也能够将端部12a的温度维持在预定的高温。

图5是示出图4A的离子管200在距离栅极面25mm的位置、即配置有处理基板的位置处的离子束的电流密度。在图5中，电流密度的峰值与各离子束引出孔31对应。与图3相比可以知道，端部侧的电流密度峰值相对于离子束中心附近的电流密度峰值的减小被缓解，从而能够使离子束电流密度沿其长边方向大致均匀地分布。

另外，通过调节端部12a的卷数或卷密度，能够调整该离子束电流密度的分布。

例如，如图6A所示，使卷绕成线圈状的丝极12的卷绕有疏有密，可以是越靠端部侧卷绕得越密，越靠中心部卷绕得越疏。此外，如图6B所示，也可以使丝极端部的卷绕直径比丝极中心部的卷绕直径更大。此外，如图6C所示，也可以是使卷绕成线圈状的丝极12的卷绕直径具有倾斜，越靠端部侧的卷绕直径越大，越靠中心部的卷绕直径越小。

如图7所示，本发明的核心为使包含丝极的端部12a的单位空间A内的发热量比包含丝极的中央部12b的单位空间B内的发热量更大。因此，实施方式并不限于图4B的结构，下述变形例也包括在本发明中。

例如，可以如图8A和图8B所示，使丝极端部12a弯曲从而使端部侧的发热量增大。另外，也并不一定是按照各图中的尺寸形成。

此外，也可以使丝极12的阻抗值分布倾斜，使端部侧的阻抗值比中心部侧的阻抗值更高，以增大端部侧的发热量。

Claims (4)

1.一种离子管，具有由阴极（10）和阳极（20）构成的等离子体生成构件，以及从由该等离子体生成构件生成的等离子体中引出离子束的栅极（30），其特征在于，

该阴极由架设于一对丝电极之间的丝极（12）构成，该栅极具有平行地排列在该丝极上的多个离子束引出孔（31），该多个离子束引出孔沿与该丝极相同的方向排列在由阳极划定的区域内部，该阳极与该丝极平行地对置配置，

包含该丝极的两端部（12a）的单位空间内的发热量比包含该丝极的中央部（12b）的单位空间内的发热量大。

2.根据权利要求1所述的离子管，其特征在于，

所述丝极的两端部卷绕成线圈状。

3.根据权利要求1所述的离子管，其特征在于，

所述丝极的两端部被弯曲。

4.一种离子管，具有由阴极（10）和阳极（20）构成的等离子体生成构件，以及从由该等离子体生成构件生成的等离子体中引出离子束的栅极（30），其特征在于，

该阴极由架设于一对丝电极之间的丝极（12）构成，该栅极具有平行地排列在该丝极上的多个离子束引出孔（31），该多个离子束引出孔沿与该丝极相同的方向排列在由阳极划定的区域内部，该阳极与该丝极平行地对置配置，

相对于该丝极的中央部，两端侧紧密地卷绕。

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