DE2527609A1

DE2527609A1 - Ionenquelle

Info

Publication number: DE2527609A1
Application number: DE19752527609
Authority: DE
Inventors: Toshinori Prof Takagi
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1974-06-21
Filing date: 1975-06-20
Publication date: 1976-01-15
Also published as: GB1510203A; DE2560528C3; DE2527609B2; US4156159A; DE2527609C3

Description

PATE NTAN Vi'ÄI-TIi

Dr. phi I. G. B. HAGEN Dipl.-Phy«. W. KALKOFF

80C0 MÖNCHEN .: -.J₁-Ib^-I

Franz-Hals-Straße 21 Tel. (089) 7962 13/795431

HEO 3502

München, 19. Juni K. /HM

Sharp Kabushiki Kaisha 22-22, Nagaike-cho, Abeno-ku, Osaka, Japan

Ionenquelle

Priorität:

21. Juni 1974; Japan Nr. 71726/1974

22. Oktober 1974; Japan Nr. 128125/1974

22. Oktober 1974; Japan

Nr. 128126/1974

Die Erfindung bezieht sich auf eine Ionenquelle zur Erzeugung von Metallionen.

Es ist wohl bekannt, eine Ionisation aufgrund eines Elektronenbombardements in einer Gasentladung für Ionenquellen auszunutzen. Derartige Ionenquellen werden hier als Elektronenbombardementtyp bezeichnet. Um dabei eine wirksame Ausnutzung der Ionisation durch

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Bayerische Vereinsbank München 823 Postscheck 54782-809

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Elektronenbombardement zu erzielen, werden die Elektronen dazu angeregt, spiralförmigen Bahnen zu folgen; es werden nämlich zur Erhöhung der wirksamen Elektronenbahnlänge ein magnetisches Feld und ein elektrisches Feld senkrecht zueinander zur Einwirkung gebracht.

Genauer gesagt wird bei den bekannten Ionenquellen vom Elektronenbombardementtyp ein ionisierbares Metall in einem Metallverdampfungsofen erhitzt, der eine Heizvorrichtung und ein Thermoelement aufweist. Dann wird das erhitzte Metall in Dampfform einer Entladungskammer zugeführt, wo eine Spannung an einen Glühdraht angelegt wird, um Elektronen zu erzeugen, und wo ferner eine weitere Spannung an eine rings um den Glühdraht angeordnete zylindrische Anode angelegt wird, um ein elektrisches Feld zwischen der Anode und dem GlUhdraht zu erzeugen. Ferner wird ein magnetisches Feld senkrecht zu diesem elektrischen Feld erzeugt, um den Ionisierungswirkungsgrad zu verbessern, und zwar mittels einer Magnetspule, wodurch die ^vlektronen spiralförmigen Bahnen folgen mit dem Ergebnis, daß die Elektronenbahnen verlängert werden. Die Magnetspule wird in der Weise angeordnet, daß ein feiner Draht außerhalb der Entladungskammer in spiralförmiger Weise aufgewickelt wird. Es wird dann ein Ionenstrahl aus einer Öffnung der Entladungskammer aufgrund der Zuführung eines positiven oder negativen Potentials zu einer Extrahierelektrode herausgeführt. Derartige Ionenquellen des ElektronenbombardemRnttyps haben jedoch den Nachteil, daß sie groß und schwer sind wegen der außerhalb der Entladungskammer angeordneten Magnetspule. Ferner ergeben sich verschiedene andere Schwierigkeiten, wenn man ein Magnetfeld hoher Feldstärke haben will; zu diesen Schwierigkeiten gehören die Wärmestrahlung aufgrund der in der Magnetspule erzeugten Joulschen Wärme, die für

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eine Hochspannungsversorgung erforderliche elektrische Isolierung, und so weiter.

Wenn es ferner erwünscht ist, Metalle geringen Dampfdruckes und hohen Schmelzpunktes zu ionisieren, muß die gesamte Entladungskammer auf einer vorbestimmten hohen Temperatur gehalten werden, was dem Erfordernis zuwiderläuft, daß die magnetische Spule gegen Wärmestrahlung abgeschirmt werden soll. Ein Betrieb bei hohen Temperaturen und hoher magnetischer Feldstärke ist bei den eine Magnetspule verwendenden bekannten Tonenquellen nicht möglich.

Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine verbesserte Ionenquelle zu schaffen, die selbsttätig ein magnetisches Feld hoher Feldstärke zur Steuerung der Elektronenbewegungen erzeugt, ohne die Notwendigkeit, eine Magnetopule vorzusehen. Tn weiterer Ausbildung der Erfindung noil en möglich nein, unter Verwendung einer Vielzihl von r<.ni;nquelleneinheiten einen in hohem Grade fokulierten Ionenstrahl hoher Stromstärke zu erhalten. In wei tererAusbildung der Erfindung soll ferner eine Ionenextrahierelektrode geschaffen werden, mit der ein hoher Fokussierungsgrad des erzeugten Ionenstroms erreicht werden kann.

Gemäß der Erfindung sind eine Anode und/oder eine Kathode einer solchen Form vorgesehen, daß ein Magnetfeld erzeugt werden kann, welches senkrecht zu einem zwischen den beiden Elektroden herrschenden elektrischen Feld verläuft. Vorzugsweise weist die Anode eine solche spiralförmige Struktur auf, daß ein Magnetfeld hoher Feldstärke sich in der Axialrichtung der Spiralstruktur aufbaut aufgrund eines durch die Anode fließenden Stroms hoher Stromstärke.

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Die Kathode der Spiralstruktur wird vorzugsweise dazu ausgenutzt, ein zusätzliches Magnetfeld in derselben Richtung wie das vorgenannte Magnetfeld zu erzeugen, um eine erhöhte Feldstärke des resultierenden Gesamtfeldes zu erhalten. Alternativ kann die Bildung des Magnetfeldes durch eine zusätzliche Elektrode erreicht werden, die sich notwendigerweise innerhalb der Elektrodenanordnung befindet. Das Magnetfeld steuert zusammen mit dem elektrischen Feld die Bewegungen der geladenen Partikel, wie etwa der Elektronen und Ionen, derart, daß die Erzeugung von Ionen gefördert wird. Die erfindungsgemäße Ionenquelle wird im folgenden überkreuzte Felder selbsterzeugender Typ genannt, weil dabei ein elektrisches Feld und ein magnetisches Feld erzeugt werden, die zueinander unter rechten Winkeln verlaufen.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung gehen aus den nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen hervor. In den Zeichnungen zeigen:

Figur 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ionenquelle;

Figur 2a perspektivische bzw. Draufsichten auf die bei ^u der Ionenquelle von Fig. 1 verwendete Elektrodenstruktur;

Figuren 3 Querschnitte gemäß anderen Ausführungsformen der ^{bls 6} Elektrodenstruktur;

Figur 7a perspektivische bzw. Draufsichten der Elektroden- ^{und 7b} struktur von Figur 6;

Figur 8 eine schematische Darstellung einer modifizierten Extrahierelektrode zur Verwendung bei der Ionenquelle ·νοη Figur 1;

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Figuren 9a perspektivische bzw. Schnittansichten einer und 9b _Weiteren erfindungsgemäßen Ionenquelle.

Bei der in Figur 1 dargestellten Ionenquelle mit selbsterzeugten überkreuzenden Feldern wird das verdampfte oder gasförmige Metall, von .dem Ionen erzeugt werden sollen, durch elektrische Gasentladung oder Elektronenentladung oder Elektronenbombadement ionisiert. Ein rechteckiges Gehäuse 1 aus einem geeigneten Material bildet eine Entladungskammer 2, in der durch Elektronenbeschuß eingeleitete Ionisationsvorgänge aufgrund einer Gasentladung auftreten. In der Entladungskammer 2 ist eine Elektrodenanordnung befestigt bestehend aus einer drahtförraigen Kathode 3 und einer Anode 4, die im einzelnen später im Zusammenhang mit Figuren 2a und 2b beschrieben wird. Der Druck in der Entladungskammer muß auf einem für eine Gasentladung geeigneten Wert gehalten werden.

An das Gehäuse 1 ist ein Rohr 5 angesetzt, welches zu einem Metallverdampfungsofen 6 führt, der dazu dient, in die Gasphase gebrachtes Metall zuzuführen. Der Ofen 6 weist eine Quelle 7 eines zu ionisierenden Metalles auf sowie eine Heizspule 8, die zum Aufheizen und Verdampfen des Metalls dient, und ein !Thermoelement 9, welches dazu dient, die Ofentemperatur auf einem vorgegebenen Wert zu halten. Das Metall wird somit in Form eines Dampfes in die Entladungskammer 2 eingeführt. Das Gehäuse 1 ist an seiner Seitenwand mit einer oder mehreren Öffnungen 10 versehen, durch welche das ionisierte Metall in Form eines Ionenstrahls zu einer Verwertungseinrichtung (nicht gezeigt) gelangt. Nahe neben den Öffnungen 10 befindet sich eine zusätzliche Elektrode 11 zum Herausziehen des Ionenstrahls.

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Die Figuren 2a und 2b zeigen eine besondere Ausbildung der Elektrodenanordnung, die eine wesentliche Rolle für den Betrieb der Ionenquelle spielt. Die Kathode 3 besteht aus einem elektrisch leitenden Draht in Form einer in einer Ebene angeordneten Spirale, und die Anode 4 ist im Abstand von der Kathode 3 in einer ähnlichen Spiralform angeordnet. Es sei darauf hingewiesen, daß die Anode 4 eine genügende Breite aufweist, um einen großen Stromfluß durch dieselbe zu gestatten. Es wird an die beiden Enden der Kathode 3 eine Gleichspannung angelegt, um die Temperatur der Kathode 3 bis auf einen zur Elektronenemission geeigneten vorgegebenen Wert anzuheben. Der Stromfluß durch die Kathode 3 erzeugt ein Magnetfeld senkrecht zu einer den spiralförmigen Kathodendraht enthaltenden Ebene. Zusätzlich wird eine gewünschte positive Gleichspannung an die Anode 4 relativ zu der Kathode 3 angelegt, wodurch Elektronen f aus dem Draht der Kathode 3 herausgezogen werden.

Da die Anode 4 einen extrem geringen Widerstand darstellt, fließt ein Gleichstrom geringen Spannungsabfalls und hoher Stromstärke durch das Innere der Anode 4, wodurch ein Magnetfeld B einer hohen Feldstärke erzeugt wird, und zwar in derselben Richtung wie das aufgrund des Stromflusses durch den Draht der Kathode 3 erzeugte Magnetfeld. In anderen Worten wirkt das aufgrund des Stromes durch den Kathodendraht entstandene Magnetfeld in der Weise, daß es die Feldstärke des anderen Magnetfeldes erhöht. Die aus der Kathode 3 austretenden Elektronen laufen in Richtung zur Anode entlang spiralförmiger Bahnen unter der Wirkung einerseits des starken Magnetfeldes B und andererseits des elektrischen Feldes E, welches zwischen der Kathode 3 und der Anode verläuft, wobei letztere auf einem hohen positiven Potential

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relativ zur Kathode 3 gehalten wird. Das Ergebnis ist, daß gasförmige Atome oder Moleküle mit gutem Wirkungsgrad ionisiert werden.

Da ferner zur Bildung der Anode 4 Metalle hohen Schmelzpunktes und geringen Widerstandes verwendet werden können, um einen Stromfluß beträchtlicher Stromstärke durch die Anode 4 zu gestatten, bestehen hinsichtlich der Betriebstemperatur keinerlei Einschränkungen, solange nur der Schmelzpunkt des die Anode bildenden Materials nicht überschritten wird. Es wird somit das Erfordernis der bekannten Anordnungen vermieden, eine Wärmeabschirmung zwischen der Entladungskammer und dem externen magnetischen Spulensystem vorzusehen.

In Figur 3 wird eine Ausführungsform gezeigt, bei der die drahtförmige Kathode 3 und die Anode 4 parallel und im Abstand voneinander verlaufen und spiralartig in der Weise angeordnet sind, daß der Außendurchmesser die Außenfläche einer in der Mitte zusammengeschnürten Trommel beschreibt. Dies erleichtert die Stromzuführung von außerhalb der Vakuumkammer 2.

Bei der weiteren Ausführungsform gemäß Figur 4 sind Anodenabschnitte 4' und drahtförmige Kathodenabschnitte 3' abwechselnd hintereinander in der Kammer 2 angeordnet. Externe Leitungsdrähte vollenden außerhalb des Gehäuses 1 die spiralförmige Struktur, wobei sie die jeweiligen Abschnitte 3^! bzw. 4' in elektrischem Kontakt miteinander halten.

Bei der weiteren Ausführungsform von Figur 5 ist ein Stapel von Elektrodeneinheiten 20 vorgesehen, von denen jede einen spiralförmigen Kathodendraht 3 und eine spiralförmige Anode

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gemäß Figur 2 aufweist. Wenn die Potentialdifferenzen zwischen benachbarten Elektrodeneinheiten gemäß Figur 5 abgestuft werden, werden die Ionen in Richtung auf die Elektrodeneinheiten 20 beschleunigt werden, die entsprechend diesen Potentialdifferenzen auf einem niedrigeren Potential gehalten werden, und werden schließlich zur Öffnung 10 gelangen. In diesem Fall werden sämtliche magnetischen Felder, die von den jeweiligen Einheiten 20 erzeugt werden, schrittweise zueinander addiert und ergeben ein Magnetfeld hoher Feldstärke. Die Einheiten 20 können auch in horizontaler Richtung anstatt in vertikaler Richtung angeordnet werden.

Beim Herausziehen der in der Entladungskammer befindlichen Ionen wird jedoch der durch eine einzige Öffnung verlaufende Ionenstrom durch Raumladungen beschränkt, und zwar gemäß dem sogenannten 3/2 Spannungsprinzip. Große Ionenströme können daher bei den oben beschriebenen Ausführungsformen nicht erhalten werden. In anderen Worten hat die in der Wandung der Vakuumkammer ausgebildete öffnung keine aktive Ionenerzeugungswirkung.

Figur 6 stellt eine Ausführungsform einer Ionenquelle dar, bei der die obigen Nachteile überwunden werden. In dem Gehäuse 1 sind mehrere Ionenquelleneinheiten 20 in solcher Weise angeordnet, daß sie einen Bogen beschreiben, und zwar entlang eines geöffneten Wandabschnitts des Gehäuses 1. Die von den Ionenquelleneinheiten 20 definierte gewölbte Fläche, die man als Ionenextraktionsbereich ansehen kann, bildet einen Teil eines Linsensystems zur Strahlfokussierung, welches einen wesentlich höheren Grad der Strahlfokussierung ergibt. I bezeichnet Äquipotentiallinien des die Ionen extrahierenden elektrischen Feldes. Jede der Ionenquelleneinheiten enthält eine spiralförmig gewundene Anode 4'' einer

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Breite, die einen großen Stromfluß gestattet, sowie einen schleifenförmig-en Kathodendraht 3", der im Mittelpunkt der spiralförmigen Anode 4^lf angeordnet ist, wie in Figuren 7a und 7b gezeigt wird. Wie schon oben beschrieben wurde, wird an die Enden des Kathodendrahtes 3'^f eine der Elektronenemission von demselben dienende Spannung angelegt, und es wird ferner zwecks Beschleunigung dieser Elektronen der Anode 4'' eine Spannung in Verbindung mit einem hohen Stromfluß zugeführt. Das elektrische Feld E zwischen der Anode 4'' und dem Kathodendraht 3^lf und das durch den hohen Stromfluß durch die Anode 4^fl erzeugte senkrechte Magnetfeld B hoher Feldstärke dienen dazu, die Bewegungen der geladenen Elektronen und Ionen zu steuern.

Figur 8 zeigt eine verbesserte Ionen-Extrahierelektrode, die den Ionenstrahl sowohl elektrostatisch als auch elektromagnetisch fokussiert. Ein bandartiger Draht oder Streifen 31 ist spiralförmig gewunden und bildet eine verbesserte Extrahierelektrode 32 von spitz zulaufender konischer Form. Die Spitze der Extrahierelektrode 32 ist offen und im Abstand von der Öffnung 10 (Fig. 1) angeordnet.

Wenn es z. B. erwünscht ist, positive Ionen zu extrahieren, wird die Extrahierelektrode 32 auf einem hohen positiven Potential relativ zu dem Vakuumgehäuse 1 gehalten und hat dadurch eine elektrostatische Fokussierwirkung. Im umgekehrten Fall wird die Elektrode 32 auf einem negativen Potential gehalten. Der Stromfluß durch die Extrahierelektrode 32 ermöglicht eine elektromagnetische Fokussierung in Axialrichtung der Elektrode 32.

In Figuren 9a und 9b wird eine ins Einzelne gehende Ausführungsform einer Ionenquelle zur Erzeugung eines negativen

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Ionenstrahls dargestellt. Auf einer Tragplatte 41 ist eine Elektrodenanordnung montiert, die aus einer stabförmigen kalten Kathode 42 und einer spiralförmigen Anode 43 besteht, die rings um die Kathode 42 gewunden ist. Die Kathode 42 und die Anode 43 können aus einem geeigneten ionisierbaren Metall hergestellt werden, z. B. aus Cu oder Al, um als Quelle ionisierbaren Metalls zu dienen, was äquivalent ist zu dem Metallverdampfungssystem 6 von Figur 1. Die beiden Elektroden 42 und 43 werden von einer dielektrischen Platte 44, z. B. aus Keramik, in solcher Weise getragen, daß eine Entladungskammer 2 gebildet wird. Der Innendruck der Entladungskammer 2 muß auf einem für eine Gasentladung geeigneten Wert gehalten werden.

In der Kathode 42 ist eine Gaseinlaßöffnung 45 ausgebildet, durch welche ein die Entladung unterhaltendes Gas wie He und/oder Ar und/oder ein zur negativen Ionenbildung fähiges Gas wie Cs eingeführt wird, während die Anode 43 Ionenstrahl-Extrahierschlitze 46 in Ausrichtung mit einer Extrahierelektrode 47 sowie ein Paar von StromzufUhrungsklemmen 48 aufweist, die dazu dienen, einen Strom durch die Anode 43 zu führen und dadurch ein magnetisches PeId zu erzeugen. Ferner wird zwischen der Kathode 42 und der Anode eine gewünschte Potentialdifferenz hergestellt, um ein elektrisches Feld zu erzeugen, welches rechtwinklig zu dem magnetischen Feld orientiert ist. Die Extrahierelektrode 47 kann aus rostfreiem Stahl bestehen. Man sieht, daß der Ionenstrahl aus der Entladungskammer in einer zur Magnetfeldrichtung senkrechten Richtung herausgezogen wird - im Unterschied zu den Ausführungsformen der Figuren 1 bis 7. Eine solche Art des Extrahierens der Ionen macht einen optimalen Gebrauch von dem Vorteil der Erfindung, daß externe Einrichtungen zur Bildung eines Magnetfeldes zwischen der

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Entladungskammer und der Extrahiereinrichtung vermieden werden.

Bei der Ausführungsform der Figuren 9a und 9b wurden die folgenden Bedingungen mit zufriedenstellenden Ergebnissen benutzt: Kathodenmaterial Gu; Anodenmaterial Cu; Material der Extrahierelektrode rostfreier Stahl; Anodendicke 1 mm; Anodenbreite 60 mm; Anodeninnendurchmesser 20 mm; Anodenaußendurchmesser 30 mm; Anodenschlitzgröße 0,5 mm χ 10 mm; Druck in der Vakuumkammer 10" - 10"" Torr; Entladungsspannung 200 - 1000 Volt; Entladungsstrom 10-10 mA; Anodenstrom 1000 A; magnetische Feldstärke 1,6 kG.

Die vorangegangene Beschreibung geht zwar aus von der Bildung eines magnetischen Gleichfeldes aufgrund des durch die Anode 4 fließenden Gleichstromes; man könnte jedoch auch eine Wechselspannung überlagern, um aus dem magnetischen Gleichfeld irgendein gewünschtes magnetisches Wechselfeld zu machen. Die zu der Kathode 3 und der Anode 4 führenden Zuleitungadrähte können außerhalb der Entladungskammer in solcher Weise gefunden werden, daß die Feldstärke des Magnetfeldes erhöht wird.

Es wird nun auf eine bevorzugte Anwendung der beschriebenen Ionenquelle eingegangen. Theoretisch machen die geladenen Partikel unter dem Einfluß des elektrischen und des magnetischen Feldes senkrecht zu dem erstgenannten Feld sogenannte Zyklotronbewegungen. Wie an sich bekannt ist, ist die Elektronen-Zyklotronfrequenz f_an proportional zur Magnetfeldstärke, z. B. 3 GHz bei 1 kG. Unter der Voraussetzung, daß bei der erfindungsgemäßen Ionenquelle eine Magnetfeldstärke von 10 bis 100 kG erhältlich ist, nimmt die Slektronen-Zyklotronfrequenz f _rt die Werte 30 bis 300 GHz an,

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wobei die Wellenlänge 1 mm beträgt. Wenn solche Elektronen, die die Zyklotronfrequenz f_e_ aufweisen, zusätzlichen, d. h. externen elektrischen und magnetischen Feldern ausgesetzt werden, können sie Energie absorbieren aufgrund des sog. Zyklotronresonanzphänomens und werden dadurch "heiße Elektronen". Dies ergibt einen beträchtlichen Anstieg des Ionisierungswirkungsgrades.

Zum Beispiel sei eine Frequenz f von 3 bis 30 GHz bei einem Magnetfeld von 1 bis 10 kG gegeben. Wenn dann Mikrowellen etwa derselben Frequenz, d. h. einige GHz bis zu einigen 10 GHz, mit der Ionenquelle wirksam gekoppelt werden, wird die Mikrowellenenergie an die Elektronen abgegeben und begleitet deren Zyklotronbewegungen. Es kann somit ein hoher Wirkungsgrad der Ionenquelle unter Verwendung einer Mikrowellenbestrahlung erreicht werden.

Für einen anderen Fall sei eine Frequenz f von 30000 GHz (Wellenlänge 10 /u) angenommen bei einem Feld in der Größenordnung von 10 kG; die entsprechende Wellenlänge ist dann im wesentlichen gleich der Wellenlänge 10,6 /U des bekannten C0₂-Gaslasers. Dies ermöglicht eine Erhöhung des Ionisierungswirkungsgrades durch Verwendung einer Laserbestrahlung.

Die Einführung einer externen Mikrowellen- oder Üeserbestrahlung auf die vorgenannte Weise erfordert keinerlei apparativen Aufwand.

Bei den bekannten Ionenquellen ist die Stärke des von der Magnetspule erzeugten Magnetfeldes bestimmbar als eine Funktion des Produkts der Stromamplitude und der Windungsanzahl, d. h. als Funktion der sogenannten Amperewindungen.

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Zum Beispiel wird die Feldstärke Werte von 100 bis 300 G bei 2000 Amperewindungen und 1 bis 1,5 kG bei 1000 Amperewindungen aufweisen. Ein Anstieg der Amperewindungen erfordert natürlich einen Anstieg der Stromamplitude oder der Windungsanzahl. Bei der Erfindung wird jedoch das auf der Verwendung einer Magnetspule beruhende Wärmeabgabeproblem vermieden. Die erfindungsgemäßen Ionenquellen arbeiten zufriedenstellend bei starken Magnetfeldern und hohen Temperaturen.

Es ist offensichtlich, daß die Erfindung nicht nur auf Ionenquellen der oben beschriebenen Art, sondern auch auf viele andere Vorrichtungen anwendbar ist. Zum Beispiel kann das in Figur 4 gezeigte System dazu angepaßt werden, eine Getterpumpe großer Kapazität zu bilden, wenn man die Anode aus einem geeigneten, eine große Gasabsorptionsfähigkeit aufweisenden Material herstellt.

Patentansprüche:

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Claims

HEG 3DÜ2 -H- Pa t entansprüche

1.7 Ionenquelle mit einer Entladungskammer und einer aus Kathode und Anode bestehenden, in der Entladungskammer angeordneten Elektrodenanordnung, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode (4) eine solche Form aufweist, daß aufgrund eines durch sie fließenden Stromes ein Magnetfeld (B) erzeugt wird, welches senkrecht zu einem elektrischen Feld (E) verläuft, das zwischen der Kathode (3) und der Anode (4) aufgrund einer Spannungszuführung erzeugt wird.

2. Ionenquelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode (3) au3 einem Kathodenglühdraht besteht, der eine solche Form aufweist, daß aufgrund eines durch ihn fließenden Stromes ein Magnetfeld erzeugt wird, dessen Richtung gleich der Richtung des Magnetfeldes ist, welches aufgrund des durch die Anode (4) fließenden Stromes erzeugt wird.

3. Ionenquelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn ze lehnet, daß die Anode (4) eine Spiralform aufweist und so breit ist, daß ein genügender Stromfluß durch dieselbe stattfinden kann.

4. Ionenquelle des Elektronenbombardementtyps mit einer Kathode, die aufgrund eines ihr zugeführten Stromes Elektronen emittiert, einer Anode, die im Abstand von der Kathode angeordnet ist und auf einer bestimmten Potentialdifferenz relativ zur Kathode gehalten wird, um ein elektrisches Feld zwischen den beiden Elektroden zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet , daß Stromzuführungsmittel zur Erzeugung eines Stromflusses durch die Anode (4) vorgesehen

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sind zwecks Erzeugung eines entsprechenden Magnetfeldes derart, daß die elektrischen und magnetischen Felder die Bewegungen der von der Kathode (3) emittierten Elektronen im Sinne einer Verlängerung der Elektronenbahnen steuern.

5. Ionenquelle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetfeld senkrecht zum elektrischen Feld verläuft, so daß die von der Kathode (3) emittierten Elektronen sogenannte Zyklotronbewegungen ausführen.

6. Ionenquelle des Elektronenbombardementtyps mit einem Vakuumgehäuse, Mitteln zur Einführung von ionisierbarem Metalldampf in das Gehäuseinnere, einem in dem Gehäuseinneren angeordneten Kathodenglühdraht zur Erzeugung von Elektronen und einer rings um den Glühdraht im Gehäuseinneren angeordneten Anode, die relativ zu dem Glühdraht auf einer vorgegebenen Potentialdifferenz gehalten wird zwecks Erzeugung eines elektrischen Feldes zwischen den Elektroden, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode (4) eine spiralförmige Struktur aufweist, daß Stromführungsmittel zum Führen eines Stromes hoher Stromstärke durch die spiralförmige Anode (4) vorgesehen sind zwecks Erzeugung eines entsprechenden Magnetfeldes hoher Feldstärke, dessen Axialrichtung senkrecht zum elektrischen Feld verläuft, so daß von dem Glühdraht (3) emittierte Elektronen unter der Wirkung der kreuzweise zueinander angeordneten elektrischen und magnetischen Felder Zyklotronbahnen beschreiben, und daß eine Extrahierelektrode (11) außerhalb des Gehäuses (1) angeordnet ist, um die aufgrund des Elektronenbombardements erzeugten Metallionen in Form eines Ionenstrahls herauszuziehen.

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7. Ionenquelle nach Anspruch 6, dadurch gekenn zeichnet, daß mehr als eine Elektrodeneinheit

(20) der genannten Art vorgesehen ist.

8. Ionenquelle nach Anspruch 6 oder 7» dadurch gekennzeichnet , daß die Anode aus Metall geringen Widerstandes und hohen Schmelzpunktes besteht.

9. Ionenquelle nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mikrowellenstrahlung wirksam mit dem Gehäuseinneren (1) gekoppelt wird, um an den die Zyklotronbewegungen ausführenden Elektronen ein Zyklotronresonanzphänomen hervorzurufen.

10. Ionenquelle nach einem der Ansprüche 6 bis 8, d a durch gekennzeichnet, daß eine Laserstrahlung wirksam mit dem Gehäuseinneren gekoppelt wird, um an den die Zyklotronbewegungen ausführenden Elektronen ein Zyklotronresonanzphänomen hervorzurufen.

11. Ionenquelle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Extrahierelektrode (32) aus einem Streifen (31) besteht, der spiralförmig gewunden ist und zum elektromagnetischen Fokussieren des Ionenstrahls dient.

12. Ionenquelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode (43) aus einem geeigneten ionisierbaren Metall besteht, um als Quelle ionisierbaren Metalls zu dienen.

13. Ionenquelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einlaßöffnung (45) zum

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Einführen von die Gasentladung unterhaltendem Gras in das Innere der Entladungskammer (2) vorgesehen ist.

14. Ionenquelle nach Anspruch 6, dadurch gekenn ze lehnet , daß die Extrahierelektrode so angeordnet ist, daß der Ionenstrahl in einer zu der Axialrichtung des Magnetfeldes senkrechten Richtung aun der Kammer (2) abgeführt wird.

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