CN103313501A

CN103313501A - 离子源

Info

Publication number: CN103313501A
Application number: CN2013100687832A
Authority: CN
Inventors: 角谷晶子; 桥本清; 佐藤洁和; 长内昭宏; 吉行健; 来栖努; 林和夫
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2012-03-05
Filing date: 2013-03-05
Publication date: 2013-09-18
Anticipated expiration: 2033-03-05
Also published as: CN105070624A; JP2013182863A; DE102013003797A1; JP5787793B2; DE102013003797B4; US20130228698A1; CN105070624B; US9355809B2; CN103313501B

Abstract

提供无需解除下游侧设备的真空就能够更换靶材的离子源。靶材（13）配置在被排气成真空的真空容器（10）内，且通过激光的照射产生离子。具有输送管（17）、小孔（18）、中间电极（19）以及加速电极（20）的输送部将由靶材产生的离子朝与离子源连接的下游侧的设备输送。在更换配置于真空容器（10）内的靶材时，真空密封用盘（24）对输送部进行密封，以将真空容器（10）侧与下游侧的设备侧的真空分离。

Description

离子源

技术领域

本发明涉及通过激光的照射而产生离子的离子源。

背景技术

通常，作为在离子源中产生离子的方法，例如已知有通过在气体中引发放电来得到离子的方法。在该情况下，为了引发放电，能够利用微波或者电子束。

另一方面，存在使用激光产生离子的技术（例如参照专利文献1以及专利文献2）。在这样使用激光来产生离子的离子源（以下记为激光离子源）中，将激光会聚照射至配置在真空容器内的靶材，利用激光的能量使靶材所含的元素蒸发（烧蚀）、离子化从而生成等离子体，将等离子体中所含的离子以等离子体的状态输送，并在引出时进行加速，由此能够制作出离子束。

根据这种激光离子源，能够通过朝固体靶材照射激光来产生离子，有利于产生多价离子。

在激光离子源中产生的离子具有与固体靶材的被激光照射的面垂直的方向的初速度。因此，能够通过将与离子的产生部相同电位的输送管延伸到离子的输送方向上的下游而输送离子。

另外，在激光离子源中产生的离子被输送至与激光离子源连接的下游侧的设备（例如直线加速器等）。

然而，为了使激光离子源中的离子产生条件稳定，需要使靶材上的激光所照射的点（以下记为照射点）处的面的粗糙度、到聚光透镜的距离等状态始终相同。

然而，在激光所会聚照射的靶材上，通过因激光会聚照射而产生的烧蚀，能够产生凹痕。即，在对已经照射过激光的点进一步照射激光的情况下，照射点的状态不同，因此难以进行稳定的离子生成。

因此，在激光离子源中，在对靶材照射激光时，为了避开靶材上的已被激光照射过的点，需要使靶材移动。

此外，在对靶材的所有面照射了激光的情况下（即靶材已被全面使用后的情况下），需要更换配置在真空容器内的靶材。

专利文献1：日本特许第3713524号公报

专利文献2：日本特开2009－037764号公报

在上述的激光离子源中，为了更换配置在真空容器内的靶材，必须临时解除真空。在该情况下，与激光离子源连接的下游侧的设备的真空条件也被破坏，直到再次形成高真空状态，需要较多的时间。因此，激光离子源的维护时间变长，并不实用。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种无需解除与离子源连接的下游侧设备的真空就能够更换靶材的离子源。

根据本发明的一个实施方式的离子源，该离子源与连接于上述离子源的被排气成真空的下游侧的设备连接，其中，上述离子源具备：真空容器，被排气成真空；靶材，配置在上述真空容器内，通过激光的照射而产生离子；输送机构，将由上述靶材产生的离子朝上述下游侧的设备输送；以及真空密封机构，在更换配置于上述真空容器内的靶材之前，密封上述输送机构，以将上述真空容器侧和上述下游侧的设备侧的真空分离。

发明效果

根据本发明，能够提供一种无需解除与离子源连接的被排气成真空的下游侧设备的真空就能够更换靶材的离子源。

附图说明

图1是示出本发明的第一实施方式所涉及的离子源的结构的剖视图。

图2是示出本发明的第二实施方式所涉及的离子源的结构的剖视图。

图3是示出本发明的第三实施方式所涉及的离子源的结构的剖视图。

图4是示出本发明的第四实施方式所涉及的离子源的结构的剖视图。

图5是示出本发明的第五实施方式所涉及的离子源的结构的剖视图。

图6是示出本发明的第六实施方式所涉及的离子源的结构的剖视图。

图7是示出本发明的第七实施方式所涉及的离子源的结构的剖视图。

图8是示出本发明的第八实施方式所涉及的离子源的结构的剖视图。

标号说明

10：真空容器；11：涡轮分子泵；12：回转泵；13：靶材；14：等离子体；15：步进马达；16：电缆；17：输送管；18：小孔；19：中间电极；20：加速电极；21：凸缘；22：配线；23：陶瓷导管；24：真空密封用盘；25：致动器；26：电缆；27：引导件；28：弹性体；29：直线导入机；30：真空密封用盘；31：旋转导入机；32：孔部；33：旋转导入机；34：盖；35：闸阀；36：真空腔；37：真空泵；38：阀；39：引导件；40：靶材保持器；41：致动器；42：真空腔；43：真空泵；44：阀；45：靶材保持器；46：弹性体；47：致动器；48：孔部；49：致动器；50：RFQ。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的各实施方式进行说明。

（第一实施方式）

首先，参照图1对本发明的第一实施方式进行说明。图1示出本发明所涉及的离子源的结构。离子源例如是如下的装置：使用激光使靶材元素蒸发（烧蚀）、离子化从而生成等离子体，将等离子体中所含的离子以等离子体的状态输送，并在引出时进行加速，从而能够制作出离子束。

如图1所示，本实施方式所涉及的离子源具备真空容器10。真空容器10例如与用于将真空容器10排气成真空的真空泵连接。

作为用于将真空容器10排气成真空的真空泵，例如使用涡轮分子泵11以及回转泵12（辅助泵）。

在真空容器10内配置有通过激光的照射产生离子的靶材13。通过对该靶材13照射使用聚光透镜（未图示）会聚的激光而生成等离子体14。

在该等离子体14中包含在离子源中作为目标的靶材物质的多价离子。另外，在等离子体14的生成中，也可以使用高频或电弧放电、电子束等。

由于激光始终照射至靶材13的新的面（照射点），因此利用与靶材13连接的步进马达15对靶材13进行双轴驱动。例如能够经由使用带导入端子的凸缘等引出至真空外的电缆16进行步进马达15的控制。

通过对靶材13照射激光而生成的等离子体14所含的离子经由输送管17、小孔18、中间电极19以及加速电极20被朝离子源的下游侧的设备、例如直线加速器（以下记为RFQ）50输送。

即，输送管17、小孔18、中间电极19以及加速电极20构成将在靶材13中产生的离子（等离子体14所含的离子）朝离子源的下游侧的设备输送的输送部。

并且，输送管17、小孔18、中间电极19以及加速电极20对从离子源射出的离子束的引出进行控制。

如图1所示，输送管17设置在能够输送通过对真空容器10内的靶材13照射激光而生成的等离子体14所含的离子的位置，小孔18例如设置在真空容器10侧。

中间电极19被施加从经由输送管17以及小孔18输送的等离子体14引出例如在离子源中作为目标的靶材物质的多价离子的电压。

中间电极19例如经由绝缘物设置于加速电极20或者凸缘21。用于对中间电极19施加电压的配线22例如经由凸缘21连接。另外，真空容器10与凸缘21之间例如经由陶瓷导管23等绝缘物连接，以便能够施加加速电压（对加速电极20施加的电压）。

加速电极20被施加有电压，以使通过中间电极19后的离子加速。加速电极20被保持在安装于RFQ50的凸缘21。

并且，本实施方式所涉及的离子源具备真空密封用盘（真空密封板）24。真空密封用盘24与致动器25连接。

如图1所示，致动器25例如在输送管17的靠RFQ50侧的端部与小孔18之间对真空密封用盘24进行直线驱动。

由此，真空密封用盘24对小孔18（即输送部）进行密封，以便例如以小孔18（真空容器10的靠RFQ50侧的侧壁）为边界将真空容器10侧与RFQ50侧的真空（状态）分离。

换言之，真空密封用盘24对相比小孔18靠RFQ50侧的真空进行密封。另外，致动器25能够经由使用带导入端子的凸缘等引出至真空外的电缆26进行控制。

真空密封用盘24由引导件27以及按压用的弹性体（例如弹簧等）28保持。

此处，如上所述，在离子源中，激光始终照射至靶材13的新的面，因此，例如在对靶材13的所有的面照射了激光的情况下，需要将配置在真空容器10内的靶材13更换成新的靶材13。

以下对在本实施方式所涉及的离子源中更换靶材13时的动作进行说明。

在本实施方式中，通过使用致动器25驱动真空密封用盘24，能够切换将真空容器10侧和RFQ50侧的真空状态分离的状态。

换言之，能够切换对RFQ50侧的真空进行密封的状态，和不将真空容器10侧与RFQ50侧的真空分离的状态即不对RFQ50侧的真空进行密封的状态。

具体而言，在使用致动器25将真空密封用盘24设置在堵塞真空容器10以及RFQ50之间的流路即堵塞小孔18的位置的情况下，能够形成为将真空容器10侧与RFQ侧的真空状态分离的状态。

另一方面，在使用致动器25将真空密封用盘24设置在打开真空容器10以及RFQ50之间的流路的位置即打开小孔18的位置的情况下，能够形成为不将真空容器10侧与RFQ50侧的真空分离的状态。

以下，将真空密封用盘24设置在堵塞真空容器10以及RFQ50之间的流路的位置的状态称作密封状态，并且，将真空密封用盘24设置在打开真空容器10以及RFQ50之间的流路的位置的状态称作打开状态。

如上所述，当将在离子源中对靶材13会聚照射激光而产生的离子朝RFQ50输送的情况下，使用致动器25驱动真空密封用盘24，从而使真空密封用盘24成为打开状态。

另一方面，在对靶材13的所有的面照射了激光、需要更换靶材13的情况下，在更换靶材13之前，使用致动器25驱动真空密封用盘24从而使真空密封用盘24成为密封状态（从打开状态切换至密封状态）。

在这样使真空密封用盘24成为密封状态时，使真空容器10内与大气连通，将配置在真空容器10内的靶材（已对所有的面照射了激光后的靶材）13更换成新的靶材13。在该情况下，由于真空密封用盘24处于密封状态，因此能够维持RFQ50侧的真空。

在将新的靶材13配置于真空容器10内从而结束靶材13的更换时，利用连接于真空容器10的真空泵（涡轮分子泵11以及回转泵12）将真空容器10内排气成真空。

在这样将配置有新的靶材13的真空容器10内排气成真空时，使用致动器25驱动真空密封用盘24，使真空密封用盘24成为打开状态（从密封状态切换至打开状态）。

在使真空密封用盘24成为打开状态之后，能够通过对配置在真空容器10内的新的靶材13会聚照射激光而产生离子，并将离子朝RFQ50侧输送。

如上所述，在本实施方式中，形成为具备如下部件的结构：真空容器10，被排气成真空；靶材13，配置在真空容器10内，且通过激光的照射而产生离子；输送部（例如输送管17、小孔18、中间电极19以及加速电极20），将从靶材13产生的离子朝RFQ50等下游侧的设备输送；以及真空密封用盘24，当更换配置在真空容器10内的靶材13时，该真空密封用盘24对输送部（例如小孔18）进行密封，以将真空容器10侧与RFQ50侧的真空状态分离，由此，不会对离子源中的离子束的引出带来影响，能够仅在需要时对RFQ50侧的真空进行密封，因此，无需解除与离子源连接的下游侧设备的真空就能够更换靶材13。

另外，在本实施方式中，对小孔18配置于真空密封用盘24的下游侧（RFQ50侧）的情况进行了说明，但是，也可以将输送管17的端部、引导件27兼用做小孔18。

（第二实施方式）

其次，参照图2对本发明的第二实施方式进行说明。图2示出本实施方式所涉及的离子源的结构。另外，对与上述的图1相同的部分赋予同一参考标号并省略其详细说明。此处，主要对与图1不同的部分进行叙述。

在本实施方式中，如图2所示，真空密封用盘24与设置在真空容器10的外部的直线导入机29连接。

直线导入机29在输送管17的靠RFQ50侧的端部与小孔18之间直线驱动真空密封用盘24。由此，真空密封用盘24对小孔18（即输送部）进行密封，以便例如以小孔18（真空容器10的靠RFQ50侧的侧壁）作为边界将真空容器10侧与RFQ50侧的真空分离。

与上述的第一实施方式同样，真空密封用盘24由引导件27以及按压用弹性体28保持。

这样，在本实施方式中，通过使用直线导入机29驱动真空密封用盘24，能够切换将真空容器10侧与RFQ50侧的真空分离的状态（密封状态）、和不将真空容器10侧与RFQ50侧的真空分离的状态（打开状态）。

对于在本实施方式所涉及的离子源中更换靶材13时的动作，除了使用直线导入机29驱动真空密封用盘24从而切换密封状态和打开状态这点以外均与上述的第一实施方式相同，因此省略其详细说明。

如上所述，在本实施方式中，通过形成为利用与直线导入机29连接的真空密封用盘24对输送部（例如小孔18）进行密封从而将真空容器10侧与RFQ50侧的真空分离的结构，不会对离子源中的离子束的引出带来影响，能够仅在需要时对RFQ50侧的真空进行密封，因此，无需解除与离子源连接的下游侧的设备的真空就能够更换靶材13。

（第三实施方式）

接着，参照图3对本发明的第三实施方式进行说明。图3示出本实施方式所涉及的离子源的结构。另外，对与上述的图1相同的部分赋予同一参考标号并省略其详细说明。此处，主要对与图1不同的部分进行叙述。

在本实施方式中，如图3所示，真空密封用盘30与设置在真空容器10的外部的旋转导入机31连接。

旋转导入机31在输送管17的靠RFQ50侧的端部与小孔18之间旋转驱动真空密封用盘30。另外，为了输送离子，在真空密封用盘30上形成有离子能够通过的孔部32。

在本实施方式中，在将真空容器10侧与RFQ50侧的真空分离时，使用旋转导入机31使真空密封用盘30旋转，将孔部32以外的面配置在输送管17的靠RFQ50侧的端部与小孔18之间。

另一方面，在不将真空容器10侧与RFQ50侧的真空分离的情况下，通过使用旋转导入机31使真空密封用盘30旋转，设置于真空密封用盘30的孔部32在输送管17与小孔18之间被配置在能够输送离子的位置。

另外，与第一实施方式同样，真空密封用盘30由引导件27以及按压用弹性体28保持。

在本实施方式中，通过使用旋转导入机31旋转驱动真空密封用盘30，能够切换将真空容器10侧与RFQ50侧的真空分离的状态（密封状态）、和不将真空容器10侧与RFQ50侧的真空分离的状态（打开状态）。

对于在本实施方式所涉及的离子源中更换靶材13时的动作，除了使用旋转导入机31驱动真空密封用盘30从而切换密封状态和打开状态这点以外均与上述的第一实施方式相同，因此省略其详细说明。

如上所述，在本实施方式中，通过形成为利用与旋转导入机31连接的真空密封用盘30对输送部（例如小孔18）进行密封从而将真空容器10侧与RFQ50侧的真空分离的结构，不会对离子源中的离子束的引出带来影响，能够仅在需要时对RFQ50侧的真空进行密封，因此，无需解除与离子源连接的下游侧设备的真空就能够更换靶材13。

（第四实施方式）

接着，参照图4对本发明的第四实施方式进行说明。图4示出本实施方式所涉及的离子源的结构。另外，对与上述的图1相同的部分赋予同一参考标号并省略其详细说明。此处，主要对与图1不同的部分进行叙述。另外，在图4中，将输送管17的端部兼用做小孔18。

在本实施方式中，如图4所示，在设置于真空容器10的外部的旋转导入机33的前端安装有盖34。

旋转导入机33具有如下功能：通过旋转导入机33的旋转驱动，旋转导入机33的轴伸缩。

在本实施方式中，当将真空容器10侧与RFQ50侧的真空分离时，通过旋转导入机33的旋转驱动而使轴伸长，使安装于旋转导入机33的前端的盖34与输送管17的靠真空容器10侧的端部紧贴。

另一方面，在不将真空容器10侧与RFQ50侧的真空分离的情况下，通过旋转导入机33的旋转驱动而使轴收缩，使安装于旋转导入机33的前端的盖34从输送管17的靠真空容器10侧的端部离开。

在本实施方式中，通过利用安装于旋转导入机33的前端的盖34密封及打开输送管17的靠真空容器10侧的端部，能够切换将真空容器10侧与RFQ50侧的真空分离的状态（密封状态）、和不将真空容器10侧与RFQ50侧的真空分离的状态（打开状态）。

安装于旋转导入机33的前端的盖34形成为能够与输送管17的靠真空容器10侧的端部紧贴、能够维持真空状态的例如特氟龙（注册商标）、或者在特氟龙或金属中埋入有O型圈的结构。

其次，对在本实施方式所涉及的离子源中更换靶材13时的动作进行说明。

在本实施方式所涉及的离子源中，当将对靶材13会聚照射激光而产生的离子朝RFQ50输送的情况下，通过旋转导入机33的旋转驱动而使轴收缩从而形成为打开状态。

在该情况下，靶材13配置在能够利用输送管17将对靶材13会聚照射激光而产生的等离子体（所含的离子）朝下游侧输送的位置。

并且，旋转导入机33的轴以及安装在旋转导入机33的前端的盖34收缩到不与靶材13干涉的位置。

另一方面，在对靶材13的所有的面照射了激光、而需要更换靶材13的情况下，使用步进马达15使靶材13退避到不与旋转导入机33的轴以及安装在该旋转导入机33的前端的盖34干涉的位置。

在靶材13退避之后，通过旋转导入机33的旋转而使轴伸长，使安装于旋转导入机33的前端的盖34与输送管紧贴而形成密封状态（从打开状态切换至密封状态）。

这样利用安装于旋转导入机33的前端的盖34形成为密封状态时，使真空容器10内与大气连通，将真空容器10内的靶材（对所有的面照射了激光后的靶材）13更换成新的靶材13。

在将新的靶材13配置在真空容器10内时，利用与真空容器10连接的真空泵（涡轮分子泵11以及回转泵12）将真空容器10内排气成真空。

在这样将配置有新的靶材13的真空容器10排气成真空时，通过旋转导入机33的旋转驱动使轴收缩从而形成为打开状态（从密封状态切换至打开状态）。

在形成为打开状态之后，使用步进马达15将新的靶材13配置在能够利用输送管17输送离子的位置。因而，能够对新的靶材13会聚照射激光从而产生离子，并且将离子输送至RFQ50。

如上所述，在本实施方式中，通过形成为利用能够通过旋转使轴伸缩的旋转导入机33以及安装于旋转导入机33的前端的盖34对输送部（输送管17的靠真空容器10侧的端部）进行密封从而将真空容器10侧与RFQ50侧的真空分离的结构，不会对离子源中的离子束的引出带来影响，能够仅在需要时对RFQ50侧的真空进行密封，因此，无需解除与离子源连接的下游侧设备的真空就能够更换靶材13。

另外，在本实施方式中，对将盖34安装在旋转导入机33的前端的情况进行了说明，但是，例如也可以形成为使用威尔逊密封件将旋转导入机33的轴直接插入至输送管17从而对RFQ50侧的真空进行密封的结构。

（第五实施方式）

其次，参照图5对本发明的第五实施方式进行说明。图5示出本实施方式所涉及的离子源的结构。另外，对与上述的图1相同的部分赋予同一参考标号并省略其详细说明。此处，主要对与图1不同的部分进行叙述。

在本实施方式中，如图5所示，在输送管17的靠RFQ50侧的端部与小孔18之间设置有闸阀35。另外，在本实施方式中，如图5所示，小孔18设置在能够经由设置在真空容器10内的输送管17的靠RFQ50侧的端部与闸阀35输送离子的位置。

闸阀35具有对真空容器10与离子源的下游侧的设备例如RFQ50之间的流路进行开闭的功能。

在本实施方式中，在将真空容器10侧与RFQ50侧的真空分离时，闸阀35关闭。另一方面，在不将真空容器10侧与RFQ50侧的真空分离时，闸阀35打开。

在图5所示的离子源中，小孔18配置在闸阀35的下游侧，但是，也可以将输送管17的靠RFQ50侧的端部兼用做小孔18。即便是在将输送管17的靠RFQ50侧的端部兼用做小孔18的情况下，闸阀36只要设置在能够适当地将真空容器10侧与RFQ50侧的真空分离的位置即可。

由此，在本实施方式中，能够通过使闸阀35开闭来切换将真空容器10侧与RFQ50侧的真空分离的状态（密封状态）、和不将真空容器10侧与RFQ50侧的真空分离的状态（打开状态）。

对于在本实施方式所涉及的离子源中更换靶材13时的动作，除了使用闸阀35切换密封状态和打开状态这点以外均与上述的第一实施方式相同，因此省略其详细说明。

如上所述，在本实施方式中，通过形成为利用对输送部（例如输送管17以及小孔18之间）的流路进行开闭的闸阀35对输送部进行密封从而将真空容器10侧与RFQ50侧的真空分离的结构，不会对离子源中的离子束的引出带来影响，能够仅在需要时对RFQ50侧的真空进行密封，因此，无需解除与离子源连接的下游侧设备的真空就能够更换靶材13。

（第六实施方式）

接着，参照图6对本发明的第六实施方式进行说明。图6示出本实施方式所涉及的离子源的结构。另外，对与上述的图1相同的部分赋予同一参考标号并省略其详细说明。此处，主要对与图1不同的部分进行叙述。另外，在图6中，将输送管17的端部兼用做小孔18。

在本实施方式中，如图6所示，在真空容器10安装有与真空容器（第一真空容器）10不同室的真空腔（第二真空容器）36。在真空腔36中收纳有与配置在真空容器10内的靶材（第一靶材）13更换的靶材（第二靶材）13。

真空腔36连接于能够与真空容器10独立地排气成真空的真空泵37。并且，在真空容器10与真空腔36之间设置有对流路进行开闭的阀（第一阀）38。通过对该阀38进行开闭，真空容器10内与真空腔36内的真空被分离。

在真空腔36中靶材13所被收纳的位置与真空容器10内的靶材13所被配置的位置之间，设置有用于将靶材13从真空腔36内输送到真空容器10内的引导件39。

另外，真空腔36可以安装在真空容器10的上部或者下部，也可以安装在左侧部或者右侧部。

并且，在真空容器10中配备有为了照射激光而保持配置于真空容器10中的靶材13的靶材保持器40。在该靶材保持器40上配备有用于将所有的面均被激光照射过的靶材13从靶材保持器40除去的致动器41。

另外，在靶材保持器40上连接有上述的步进马达15，能够利用步进马达15对被保持于靶材保持器40的靶材13进行双轴驱动。

接着，对在本实施方式所涉及的离子源中更换靶材13时的动作进行说明。以下，将被保持于靶材保持器40的例如所有的面均被激光照射过的靶材13称作使用完毕靶材13，将要与使用完毕靶材更换的靶材13A称作预备靶材13。

此处，使用完毕靶材13被保持于真空容器10内的靶材保持器40，预备靶材13A已经被收纳于真空腔36。

在要将使用完毕靶材13更换成预备靶材13A的情况下，在关闭了阀38的状态下利用真空泵37将真空腔36内排气成真空，在真空腔36内成为与真空容器10内同等程度的真空之后，阀38打开。

然后，例如使用直线导入机或者致动器（未图示）将被收纳于真空腔36的预备靶材13A从真空腔36输送到真空容器10内。此时，预备靶材13A沿着引导件39被输送，由此能够进行稳定的输送。引导件39在阀38的位置被分割开，以不会成为阀38的开闭的障碍。在预备靶材13被从真空腔36输送至真空容器10之后，阀38关闭。

另一方面，在预备靶材13A被输送至真空容器10之前，被保持于真空容器10内的靶材保持器40的使用完毕靶材13被从真空容器10的靶材保持器40除去。

具体而言，通过使用直线运动的致动器41来打开靶材保持器40的下表面，由此使用完毕靶材13朝下方落下。由此，使用完毕靶材13被从真空容器10的靶材保持器41除去。

通过以这种方式将使用完毕靶材13更换成预备靶材13A，能够通过对配置于真空容器10的预备靶材13A会聚照射激光而产生离子，并将离子输送至RFQ50。

如上所述，在本实施方式中，在将阀38关闭的状态下将真空腔36内排气成真空之后，在将阀38打开的状态下将配置在真空容器10内的使用完毕靶材13与收纳在真空腔36内的预备靶材13A进行更换，通过形成为这种结构，无需解除真空容器10以及与离子源连接的下游侧设备的真空就能够更换靶材13。

（第七实施方式）

接着，参照图7对本发明的第七实施方式进行说明。图7示出本实施方式所涉及的离子源的结构。另外，对与上述的图6相同的部分赋予同一参考标号并省略其详细说明。此处，主要对与图6不同的部分进行叙述。

在本实施方式中，如图7所示，在真空容器（第一真空容器）10的下方安装有与真空腔（第二真空容器）36不同的真空腔（第三真空容器）42。

在真空腔42内收纳在进行靶材13的更换时被从真空容器10内的靶材保持器40除去的使用完毕靶材13。另外，在本实施方式中，真空腔36安装在真空容器10的上方。

在真空腔42上连接有能够与真空容器10以及真空腔36独立地排气成真空的真空泵43。并且，在真空容器10与真空腔42之间设置有对流路进行开闭的阀（第二阀）44。通过该阀44的开闭中的关闭操作，真空容器10内与真空腔42内的真空被分离。

接着，对在本实施方式所涉及的离子源中更换靶材13时的动作进行说明。在该情况下，利用真空泵43将真空腔42内排气成真空，且阀44处于打开的状态。

如在上述的第六实施方式中说明了的那样，在更换被保持于真空容器10内的靶材保持器40的使用完毕靶材13时，需要将使用完毕靶材13从靶材保持器40除去，但是，例如通过使用致动器41打开靶材保持器40的下表面，使用完毕靶材13落下至真空容器10的下方。

此时，由于设置于安装在真空容器10的下方的真空腔42与真空容器10之间的阀44处于打开状态，因此，落下至真空容器10的下方的使用完毕靶材13被收纳在真空腔42内。

在使用完毕靶材13被收纳于真空腔42内之后，关闭阀44。进而，通过使真空腔42内与大气连通，无需解除真空容器10以及RFQ50等与离子源连接的下游侧设备的真空就能够取出被收纳于真空腔42的使用完毕靶材13。

另外，在从真空容器10内的靶材保持器40被除去的使用完毕靶材13被收纳于真空腔42之后，预备靶材13A被输送至真空容器10内的靶材保持器40并进行配置，但是，将预备靶材13A输送至真空容器10内的动作与在上述的第六实施方式中说明了的动作相同，因此省略其详细说明。

如上所述，在本实施方式中，在将阀44关闭的状态下将真空腔42内排气成真空，然后，在将阀44打开的状态下将从真空容器10被除去的使用完毕靶材13收纳于真空腔41内。然后，预备靶材13A被输送至真空容器10内并被配置，通过形成为这种结构，无需解除与离子源连接的下游侧设备的真空就能够更换靶材13。

（第八实施方式）

接着，参照图8对本发明的第八实施方式进行说明。图8示出本实施方式所涉及的离子源的结构。另外，对与上述的图1相同的部分赋予同一参考标号并省略其详细说明。此处，主要对与图1不同的部分进行叙述。另外，在图8中，将输送管17的端部兼用做小孔18。

在本实施方式中，如图8所示，多个靶材13以层叠的方式配置在真空容器10内。

在真空容器10内设置有靶材保持器45。该靶材保持器45保持层叠的多个靶材13。

如图8所示，多个靶材13借助设置在靶材13与靶材保持器45之间的例如弹簧等弹性体46而沿在离子源中产生离子的方向（靶材保持器45的前面）紧贴地配置。

另外，在本实施方式所涉及的离子源中，对多个靶材13中的配置在激光的照射侧（即激光所照射的位置）的靶材13B照射激光从而生成等离子体14。以下，将多个靶材13中的配置在激光的照射侧的靶材13B称作照射对象靶材13B。

并且，靶材保持器45与致动器47连接，能够利用致动器47打开设置于照射对象靶材13B的下表面的孔部48。

并且，靶材保持器45与设置在由靶材保持器45保持的多个靶材13中的照射对象靶材13B所被配置的位置的上部的致动器49连接。能够使用该致动器49将照射对象靶材13B朝下方推出。

另外，能够经由未图示的电缆等从真空容器10的外部对与靶材保持器45连接的致动器47以及49进行控制。

接着，对在本实施方式所涉及的离子源中更换靶材13时的动作进行说明。

在对由靶材保持器45保持的多个靶材13中的照射对象靶材13B的所有的面会聚照射激光后的情况下，使用与靶材保持器45连接的致动器47打开设置于靶材保持器45的下表面的孔部48。

在该情况下，由于由靶材保持器45保持的多个靶材13借助弹性体46而沿离子的产生方向被紧贴地保持，因此，即便在孔部48打开的情况下，照射对象靶材13B也不会朝下方落下。

此处，使用与靶材保持器45连接的设置在照射对象靶材13B的上部的致动器49，将照射对象靶材13B朝下方推出。由此，能够使照射对象靶材13B通过如上所述由致动器47打开的孔部48朝下方落下。

在使照射对象靶材13B通过孔部48落下的情况下，照射对象靶材13B的后级的靶材亦即在照射对象靶材13B的下一位配置在激光的照射侧的靶材13由弹性体46推出至靶材保持器45的最前面。

由此来更换照射对象靶材13B。以后，对相对于更换后的靶材13而被推出至最前面的靶材照射激光。

这样，在本实施方式中，将层叠保持在靶材保持器45的多个靶材13中的所有的面均被激光照射后的照射对象靶材13B从靶材保持器45除去，照射对象靶材13B后级的靶材13成为新的照射对象靶材而被推出至靶材保持器45的前面，由此，直到将被保持在靶材保持器45的所有的靶材13用完为止，无需解除真空容器10以及与离子源连接的下游侧设备的真空就能够更换靶材13。

另外，也可以形成为如下的结构：在被保持于靶材保持器45的所有靶材13均被使用完的情况下，使用在上述的第六实施方式中说明了的真空腔（图6所示的真空腔36），无需解除真空容器10以及与离子源连接的下游侧设备（例如RFQ50）的真空就能够将多个靶材13重新保持于靶材保持器45。

此外，也可以形成为将如上所述通过孔部48落下的靶材13收纳于在上述的第七实施方式中说明了的真空腔（图7所示的真空腔42）的结构。

在本实施方式中，通过将层叠配置在真空容器10内的多个靶材（被保持于靶材保持器45的多个靶材）13中的配置在最靠近激光的照射侧的靶材13除去来更换激光所照射的靶材，通过形成为这种结构，无需解除真空容器10以及与离子源连接的下游侧设备的真空来补给靶材13就能够更换靶材13。

另外，本申请发明并不限定于上述各实施方式自身，在实施阶段能够在不脱离其主旨的范围内对构成要素进行变形而具体化。并且，能够通过在上述各实施方式中公开了的多个构成要素的适当组合来形成各种发明。例如，可以从各实施方式所示的所有构成要素中删除几个构成要素。此外，也可以将不同实施方式所涉及的构成要素适当组合。

Claims

1.一种离子源，该离子源与连接于上述离子源的被排气成真空的下游侧的设备连接，其特征在于，

上述离子源具备：

真空容器，被排气成真空；

靶材，配置在上述真空容器内，且通过激光的照射而产生离子；

输送机构，将由上述靶材产生的离子朝上述下游侧的设备输送；以及

真空密封机构，在更换配置于上述真空容器内的靶材之前，密封上述输送机构，以将上述真空容器侧和上述下游侧的设备侧的真空分离。

2.根据权利要求1所述的离子源，其特征在于，

上述真空密封机构配置在利用与真空密封板连接的致动器驱动该真空密封板来密封上述输送机构的位置。

3.根据权利要求1所述的离子源，其特征在于，

上述真空密封机构配置在利用与真空密封板连接的直线导入机直线驱动该真空密封板来密封上述输送机构的位置。

4.根据权利要求1所述的离子源，其特征在于，

上述真空密封机构配置在利用与真空密封板连接的旋转导入机旋转驱动与旋转导入机连接的该真空密封板来密封上述输送机构的位置。

5.根据权利要求1所述的离子源，其特征在于，

上述真空密封机构是关闭对上述输送机构中的流路进行开闭的阀的机构。

6.一种离子源，该离子源与连接于上述离子源的被排气成真空的下游侧的设备连接，其特征在于，

上述离子源具备：

第一真空容器，被排气成真空；

第一靶材，配置在上述第一真空容器内，且通过激光的照射而产生离子；

第二真空容器，安装于上述第一真空容器，且能够与上述第一真空容器独立地被排气成真空；

不同于上述第一靶材的第二靶材，被收纳于上述第二真空容器；以及

第一阀，对上述第一真空容器与上述第二真空容器之间的流路进行开闭，

在关闭上述第一阀的状态下将上述第二真空容器内排气成真空之后，在打开上述第二阀的状态下，上述第一靶材被更换成收纳在上述第二真空容器内的上述第二靶材。

7.根据权利要求6所述的离子源，其特征在于，

还具备：

不同于上述第二真空容器的第三真空容器，安装于上述第一真空容器，且能够与上述第一真空容器独立地被排气成真空；以及

第二阀，对上述第一真空容器与上述第三真空容器之间的流路进行开闭，

在关闭上述第二阀的状态下将上述第三真空容器内排气成真空之后，在打开上述第二阀的状态下，上述第一靶材被从上述第一真空容器内收纳至上述第三真空容器内，

在上述第一靶材被收纳于上述第三真空容器之后，将上述第二靶材配置到上述第一真空容器内，由此将上述第一靶材更换成上述第二靶材。

8.一种离子源，该离子源与连接于上述离子源的被排气成真空的下游侧的设备连接，其特征在于，

上述离子源具备：

真空容器，被排气成真空；

多个靶材，层叠配置在上述真空容器内，且通过激光的照射而产生离子；

输送机构，将通过对上述多个靶材中的配置在上述激光的照射侧的靶材照射激光而产生的离子朝上述下游侧的设备输送；以及

更换机构，通过将上述多个靶材中的配置在上述激光的照射侧的靶材除去来更换上述激光所照射的靶材。