EP0238397A1 - Electronic cyclotron resonance ion source with coaxial injection of electromagnetic waves - Google Patents

Electronic cyclotron resonance ion source with coaxial injection of electromagnetic waves Download PDF

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EP0238397A1
EP0238397A1 EP87400536A EP87400536A EP0238397A1 EP 0238397 A1 EP0238397 A1 EP 0238397A1 EP 87400536 A EP87400536 A EP 87400536A EP 87400536 A EP87400536 A EP 87400536A EP 0238397 A1 EP0238397 A1 EP 0238397A1
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pipe
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cavity
source according
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Bernard Jacquot
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Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
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Commissariat a lEnergie Atomique CEA
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J27/00—Ion beam tubes
    • H01J27/02—Ion sources; Ion guns
    • H01J27/16—Ion sources; Ion guns using high-frequency excitation, e.g. microwave excitation
    • H01J27/18—Ion sources; Ion guns using high-frequency excitation, e.g. microwave excitation with an applied axial magnetic field

Definitions

  • the present invention relates to an ion source with electronic cyclotron resonance, with coaxial injection of electromagnetic waves, allowing in particular the production of multicharged ions.
  • the ions are obtained by ionization in a closed enclosure such as a microwave cavity, of a gaseous medium consisting of one or more gases or metallic vapors, by means of electrons strongly accelerated by electronic cyclotron resonance.
  • Electronic cyclotron resonance is obtained thanks to the combined action of a high frequency electromagnetic field injected into the enclosure and an axially symmetrical magnetic field created in the enclosure.
  • This axial magnetic field is generally created by solenoids or magnetic coils surrounding the enclosure.
  • the quantity of ions that can be produced results from the competition between two processes, on the one hand the formation of ions by the impact of electrons on neutral atoms constituting the gaseous medium to ionize and on the other hand the destruction of these same ions by recombination, during a collision of these ions with a neutral atom.
  • This neutral atom can come from atoms of the gaseous medium which is not yet ionized or else be produced by the impact of an ion on the walls of the enclosure.
  • the ions formed are confined in the enclosure, as well as the electrons serving for the ionization of the neutral atoms, the collisions of the ions and the electrons with the walls of the enclosure are thus reduced.
  • a radial magnetic field is created inside this enclosure which is superimposed on the axial magnetic field.
  • the superposition of these magnetic fields defines in the enclosure at least one closed sheet called "equimagnetic", having no contact with the walls of the enclosure. This tablecloth represents the location of the points where the amplitude of the magnetic fields has the same value.
  • the radial magnetic field is in particular generated by magnetized bars arranged symmetrically around the enclosure and each consisting of several elementary magnets placed side by side.
  • FIGS. 1a and 1b schematically represent an example of an ion source with known electronic cyclotron resonance.
  • This ion source comprises an enclosure 2 inside which a high vacuum has been produced, this enclosure constitutes a resonant cavity which can be excited by a high frequency electromagnetic field.
  • This electromagnetic field is produced by an electromagnetic wave generator 3 such as a klyston supplied with current by a power source 6.
  • This field is introduced into the enclosure 2 by a wave guide 4 such as a pipe. metallic.
  • This ion source further comprises means 10 shown in dashed lines making it possible to create an axial magnetic field and a radial magnetic field inside the enclosure 2. These magnetic fields make it possible to define a closed equimagnetic sheet. , referenced 11.
  • the vaporization of the solid sample is due to the interaction of the hot plasma on the sample.
  • the necessary hot plasma can be produced by the ionization of a gas introduced into the enclosure 2 through line 8. This gas is injected only to start the vaporization reaction, the hot plasma necessary to maintain the vaporization reaction then coming from the solid sample itself.
  • the ions formed in the enclosure are extracted from it, for example by an electric extraction field generated by a potential difference created between an electrode 16 of revolution and the enclosure 2 , the electrode 16 and the enclosure being connected to a power source 17.
  • this ion current is regulated by a control and regulation.
  • FIGs 1a and 1b respectively show an example of a control and regulation device.
  • This control and regulation device comprises means shown diagrammatically by using an electric and / or magnetic field to analyze the ions coming from the enclosure 2.
  • This device also comprises a motor 20, connected by means of a rod 22 to the support 14 of the solid sample 12, making it possible to slowly move the latter so that it best intercepts the plasma confined in the sheet 11. The more the solid sample 12 penetrates inside the enclosure 2, the more its temperature and its vaporization rate are high.
  • This device also includes a pulse generator 24 connected to the power source 6.
  • This pulse generator allows by adjusting the cycle, that is to say the ratio between the duration of a pulse and the period of pulses, to control the power source 6 supplying the generator 3 of electromagnetic waves. Control of the average power of the electromagnetic field is therefore obtained by pulsating it.
  • Means 28 for total pressure measurement connected to the enclosure 2 such as a pressure gauge make it possible, via an appropriate device, to ensure the operation of a valve 26, connected to the pipe 8 for introducing gas, so that the total pressure prevailing in the enclosure remains constant.
  • This suitable device can be, as shown in FIG. 1a, a comparator 30 or, as shown in FIG. 1b, a microprocessor 32.
  • the comparator 30 is connected to the means 28 and to the valve 26, a reference voltage R being applied to this comparator.
  • the microprocessor 32 is connected to means 34 for measuring the intensity of the current of extracted ions, to the means 28, to the valve 26, to the motor 20 and to the pulse generator 24. This microprocessor 32 therefore allows automatic regulation. of ion current.
  • FIGS. 2a and 2b schematically represent a known device for producing multicharged ions, by a shielded magnetic structure. This shielding makes it possible to magnetize only the volume useful for electronic cyclotronic resonance in an enclosure 1.
  • the device represented in FIGS. 2a and 2b is described in document EP-A-0 138 642 filed on August 17, 1984 in the name of the same applicant.
  • This device comprises permanent magnets 35 fixed to the internal wall of a cylinder 37 of ferromagnetic material, solenoids 39 disposed on either side of the cylinder 37 and a magnetic shield 41.
  • a material 43 allows to magnetically isolate the cylinder 37 of the shield 41.
  • the permanent magnets 35 distributed along the circular section of the cylinder 37 can be quadrupole, hexapolar, octopolar, etc. (FIG. 2b). These permanent magnets produce a multipolar radial magnetic field 45. Furthermore, the coils 39 provide an axial magnetic field 49. The superposition of these two magnetic fields generates a closed equimagnetic sheet 11.
  • Such a known device makes it possible to produce an opaque, magnetically shielded ion source whose magnetic axis referenced 50 is coincident with that of the solenoids 39 and of the cylinder 37.
  • This magnetic axis 50 which is also the longitudinal axis of the device, passes through the shield 41 by two openings 51, 53 arranged therein to allow on the one hand the extraction of the ions from the enclosure 1, and on the other hand the introduction of the electromagnetic waves and the introduction of the sample in enclosure 1.
  • the electromagnetic waves must pass through a resonance zone where the module of the magnetic field suddenly passes from a zero value to a maximum value.
  • the longitudinal axis 50 of the enclosure 1 is not available due to the introduction of the electromagnetic waves axially. It is therefore not possible to directly associate with this ion source a device in particular for controlling and regulating the current of extracted ions, such as those described in FIGS. 1a and 1b.
  • the object of the invention is to remedy these drawbacks by producing in particular an ion source with coaxial injection, comprising a transition cavity and a set of pipes making it possible to guide the electromagnetic waves towards the enclosure and to inject them into it. ci along its longitudinal axis while leaving this axis available.
  • an ion source with electronic cyclotron resonance comprising: an enclosure having a longitudinal axis, first and second opposite openings, oriented along this axis, said enclosure containing a plasma of ions and electrons formed by electronic cyclotron resonance from a sample, the first opening being connected a system for extracting ions from the enclosure and the second opening allowing the introduction of the sample and of high frequency electromagnetic waves produced by an electromagnetic wave generator, and an externally shielded magnetic structure surrounding the enclosure and creating inside it a radial magnetic field and an axial magnetic field, said fields making it possible to confine said plasma in the enclosure, characterized in that it further comprises: a transition cavity connected to means for creating the vacuum comprising a first and second opposite openings oriented along the longitudinal axis of the enclosure, the first opening of the cavity and the second opening of the enclosure being connected by a first conductive pipe and the second opening of the cavity and the second opening of the enclosure being connected by a second pipe at least partially conductive passing through the cavity and the first pipe,
  • the transition cavity according to the invention is of any shape. It can in particular be cubic.
  • the electromagnetic waves penetrate laterally into the cavity, the axial sides of the cavity being connected to the enclosure by the first and second pipes.
  • the first and second openings of the cavity have respectively the dimensions of the sections of the first and second pipes.
  • the window of the cavity is preferably made of BeO, but other materials such as Al2O3 can also be used.
  • the sample being gaseous it is introduced into the enclosure by the second pipe from the second opening of the cavity.
  • one end of said second pipe close to the second opening of the enclosure is transparent to electromagnetic waves, at least in the part of the second pipe opposite the shielding of the magnetic structure.
  • the transparent part of the second pipe can be produced for example by fitting onto a pipe of length less than the second pipe, a transparent pipe for example made of Al2O3.
  • the sample being solid it is introduced into the enclosure in the form of a rod passing through at least the second pipe.
  • Rod means both a threadlike sample and a bar.
  • This rod can be either metallic to create ions of the metal used, or dielectric.
  • dielectric samples such as Al2O3, SiO en, CaF2 samples, we create Al, Si, Ca ions respectively.
  • the length of the rod is indefinite, it can constitute an important reserve of sample for long cycles of ionization.
  • this rod is preferably of length greater than the second pipe, on the one hand to penetrate the enclosure and on the other hand to allow its positioning in the enclosure.
  • the ion source comprises a device for controlling and regulating the current of extracted ions.
  • the device for controlling and regulating the current of extracted ions comprises means serving to modify the flow of gas introduced into the second pipe such as a valve associated with the pipes for introducing gas and means to control the means used to modify the gas flow.
  • the device for controlling and regulating the current of extracted ions, when the sample is solid comprises means for positioning the solid sample on the longitudinal axis of the enclosure.
  • the means for controlling the valve comprise for example a comparator or a microprocessor associated with means for measuring the total pressure of the enclosure.
  • the means for positioning the solid sample in the enclosure comprise a motor which can be controlled by the microprocessor. This microprocessor can also be used to control the generator of electromagnetic waves.
  • the ion source comprises a device for adjusting the internal volume of the transition cavity.
  • this device comprises a piston located in a third opening formed in the transition cavity.
  • the position of the piston is adjusted before using the ion source to produce ions.
  • This piston is positioned so that the vacuum volume of the transition cavity maximizes the transmission of electromagnetic waves to the enclosure containing the plasma by means of the first and second pipes. These waves are then guided in a coaxial mode by the internal wall and the external wall respectively of the first and second pipes, to the plasma in the enclosure.
  • the cavity, the first pipe and at least part of the second pipe are made of copper.
  • other non-magnetic conductive materials such as Al alloys or stainless steel may also be suitable, to guide the electromagnetic waves. These electromagnetic waves are generally guided over small distances of the order of dm.
  • the ratio between the internal diameter of the first pipe and the external diameter of the second pipe is between 3 and 5.
  • the first pipe has an inside diameter of 25 mm and an outside diameter of 30 mm and the second pipe has an inside diameter of 4 mm and an outside diameter of 6 mm.
  • the outside diameter of the first pipe is of the same order of magnitude as the thickness of the shielding of the magnetic structure of the ion source. This allows effective magnetic shielding by a simple magnetic frame.
  • FIG. 3 we find the enclosure 1 described in FIG. 2b, inside which a radial magnetic field 45 and an axial magnetic field 49 are produced. This enclosure is surrounded by an armored magnetic structure of the same type as that described in FIG. 2b.
  • the ion source shown in FIG. 3 also includes a transition cavity 60 connected to the opening 53 of the enclosure 1 by first and second pipes 63, 65.
  • This cavity 60 is for example, as shown, Figure 3, made in a metal cube.
  • the pipe 63 connects the opening 64 of the cavity 60 to the opening 53 of the enclosure 1. These two openings 64, 53 have the dimensions of the section of the pipe 63.
  • the pipe 65 connects the opening 66 of the cavity at the opening 53 of the enclosure. This pipe 65 crosses the cavity 60 and the pipe 63.
  • the opening 66 of the cavity 60 has the dimensions of the section of the pipe 65.
  • One of the lateral openings 68 of the cube is connected by a waveguide 5 such as a metal pipe to the generator 3 of high frequency electromagnetic waves described above; a window 72 transparent to high frequency vacuum tight electromagnetic waves is interposed between the cavity and the waveguide, the latter being at atmospheric pressure.
  • This generator 3 is supplied by the power source 6.
  • Another lateral opening 67 of the cavity is connected to a device 75 comprising for example a piston, for adjusting the internal volume of the cavity and the third lateral opening 69 of the cavity is connected to means 77 for creating the vacuum, such as '' a turbomolecular pump, for example of 50 l / s.
  • These different openings 64, 66, 67, 68, 69 are produced, for example by drilling a metal mass along three orthogonal axes.
  • the adjustment between the dimensions of the openings made during drilling and the dimensions of the necessary openings is carried out for example by metal plates 79 fixed in leaktight manner on the pierced faces of this mass.
  • the openings 64, 66 of the cavity are therefore adjusted by the plates 79 in order to obtain openings suitable for these pipes.
  • the ratio of the diameters of these two pipes makes it possible to consider the latter as a coaxial line of characteristic impedance of the order of 85 ⁇ .
  • the space between these two pipes allows sufficient pumping by the means 77, of this space.
  • a reflected wave is a wave that returns to the generator of electromagnetic waves.
  • the gas is introduced into the line 65 for example by a line 85 connected to the opening 66 of the cavity and by the pipe 8 laterally connected to the pipe 85.
  • the end of the pipe 85 opposite the opening 66 of the cavity is closed to leave the axis 50 available.
  • the longitudinal axis 50 of the ion source according to the invention is free in the vicinity of the opening 66 for introducing the sample, it can be associated with a device for controlling and regulating the current d 'ions extracted of the type described in Figures 1a and 1b.
  • FIG 3 is shown the embodiment of the control and regulation device described in Figure 1b comprising a microprocessor 32 connected to means 34 for measuring the intensity of the current of ions extracted to means 28 for measuring pressure total of the enclosure, to a valve 26 connected to the gas introduction pipe 8, to a motor 20 connected to the end 82 of the rod 80 and to a pulse generator 24 connected to the power source 6 of the generator 3 of electromagnetic waves.
  • a pipe 85 is connected to the opening 66 of the cavity, the end 82 of the rod passes through right through this pipe 85 along its axis to be connected in particular to the motor 20.
  • FIG. 4 represents an alternative embodiment of an ion source in accordance with the invention making it possible to produce ions from a gas. Furthermore, this figure represents the other embodiment of a device for controlling and regulating the current of extracted ions described in FIG. 1a, associated with the ion source according to the invention.
  • the rod 80 and the motor 20 for positioning the rod in the enclosure have not been shown.
  • the second pipe 65a, 65b differs from that of the ion source shown in FIG. 3, by an end 65a transparent to electromagnetic waves in the vicinity of the opening 53 of the enclosure, opposite the shielding 41 of the magnetic structure.
  • This material transparent to high frequency electromagnetic waves is for example Al2O3.
  • This end 65a is generally in the form of a transparent tube fitted on a pipe 65b of the same type as the pipe 65 shown in Figure 3, but shorter.
  • Pre-ionization of the gas introduced into the second pipe takes place in the interior volume of the transparent end 65a of this pipe. Indeed, in this volume reigns an axial magnetic field from the solenoids, an electromagnetic field and a high gas pressure.
  • the electromagnetic field comes from electromagnetic waves guided between the first pipe 63 and the non-transparent part 65b of the second pipe and transmitted by the end 65a of the second pipe. Therefore, an electronic cyclotron resonance takes place inside the end 65a of the second pipe, in a volume where there is a high gas pressure.
  • the denser the plasma produced by electronic cyclotron resonance inside the end 65a the better the coaxial guidance of the electromagnetic waves, this dense plasma cord itself becoming conductive.
  • this plasma cord has the same outer diameter than part 65b of the second pipe. The characteristic impedance of the coaxial line is therefore not modified, which makes it possible to avoid the reflection of electromagnetic waves.
  • This transparent end to the electromagnetic waves therefore constitutes a self-regulated pre-ionization stage, where the excess incident power of the electromagnetic waves is transmitted without reflection to the electronic cyclotron resonance zone located in the equimagnetic sheet 11.
  • the device for controlling and regulating the extracted ion current shown in this figure comprises a comparator 30 connected on the one hand to means 28 for measuring the total pressure of the enclosure, and on the other hand to a valve 26 connected to the gas introduction pipe 8, a reference voltage R being also applied to this comparator.
  • the device further comprises, also a pulse generator 24, connected to the power source 6 of the generator 3 of electromagnetic waves.
  • the devices for controlling and regulating the current of extracted ions represented in FIGS. 3 and 4 can be associated indifferently with the two embodiments of the ion sources according to the invention.
  • control and regulation device shown in FIG. 4 is associated with a source of ions produced from a solid sample 80, a motor 20 (manually adjusted) is connected to this sample.
  • the cavity 60, the metal plates 79 and the pipes 63, 65, 65b are preferably made of copper, but other conductive materials can of course be used.
  • the window 72 is made of a vacuum-tight material transparent to high frequency electromagnetic waves; this material is in BeO or Al2O3.
  • the ion source according to the invention has a number of specific advantages which will be mentioned below.
  • a transition cavity to inject the electromagnetic waves makes it possible to free the end of the second pipe 65, 65b for introducing the sample. Therefore, a device for controlling and regulating the current of extracted ions can be associated with the ion source according to the invention.
  • the use of a pipe 63 of small diameter, of the same order of magnitude as the thickness of the magnetic shield 41 which it passes through, makes it possible to keep a simple magnetic shield.
  • the simplicity of this shielding facilitates high voltage isolation of the ion source and allows easy disassembly of the latter and in particular of the enclosure, (enclosure 1 generally being integral with the pipe 63). Therefore, cleaning the ion source is easy, allowing the development of high intensity metal ions in continuous regime for long periods (such ions generally fouling the ion source).
  • any solid sample can be introduced into the enclosure 1 by the second pipe 65 without disturbing or modifying the adjustment of the piston, due to the crossing of the cavity by this metal pipe.
  • Another advantage of the ion source according to the invention is the position of the window 72 outside any magnetic field and therefore plasma. By this, pollution of the window 72 is avoided for example by metallic elements coming from the plasma.

Abstract

Source d'ions à résonance cyclotronique électronique à injection coaxiale d'ondes électromagnétiques. Cette source comprend dans une structure magnétique (35, 37, 39, 41) blindée une enceinte (1) contenant un plasma d'ions et d'électrons formés par résonance cyclotronique électronique à partir d'un échantillon (80) ; ladite enceinte est reliée à une cavité de transition (60) par une première canalisation (63) conductrice et par une deuxième canalisation conductrice (65) traversant la cavité et la première canalisation, l'échantillon étant introduit dans l'enceinte à l'intérieur de la deuxième canalisation, ladite cavité étant reliée latéralement à des moyens (77) pour faire le vide et à un générateur (3) d'ondes électromagnétiques par l'intermédiaire d'une fenêtre (72) étanche et transparente. Application dans des domaines tels que l'implantation ionique, la microgravure ou encore l'équipement des accélérateurs de particules.Electron cyclotron resonance ion source with coaxial injection of electromagnetic waves. This source comprises in a shielded magnetic structure (35, 37, 39, 41) an enclosure (1) containing a plasma of ions and electrons formed by electronic cyclotron resonance from a sample (80); said enclosure is connected to a transition cavity (60) by a first conductive pipe (63) and by a second conductive pipe (65) passing through the cavity and the first pipe, the sample being introduced into the enclosure inside of the second pipe, said cavity being connected laterally to means (77) for creating a vacuum and to a generator (3) of electromagnetic waves via a window (72) sealed and transparent. Application in fields such as ion implantation, microgravure or even the equipment of particle accelerators.

Description

La présente invention concerne une source d'ions à résonance cyclotronique électronique, à injection coaxiale d'ondes électromagnétiques, permettant notamment la production d'ions multichargés.The present invention relates to an ion source with electronic cyclotron resonance, with coaxial injection of electromagnetic waves, allowing in particular the production of multicharged ions.

Elle trouve de nombreuses applications en fonction des différentes valeurs de l'énergie cinétique des ions produits, dans le domaine de l'implantation ionique, de la microgravure, et plus particulièrement dans l'équipement des accélérateurs de particules utilisés aussi bien dans le domaine scientifique que médical.It finds many applications depending on the different values of the kinetic energy of the ions produced, in the field of ion implantation, microgravure, and more particularly in the equipment of particle accelerators used both in the scientific field. than medical.

Dans les sources d'ions à résonance cyclotronique électronique, les ions sont obtenus par ionisation dans une enceinte fermée telle qu'une cavité hyperfréquence, d'un milieu gazeux constitué d'un ou plusieurs gaz ou de vapeurs métalliques, au moyen d'électrons fortement accélérés par résonance cyclotronique électronique.In ion sources with electronic cyclotron resonance, the ions are obtained by ionization in a closed enclosure such as a microwave cavity, of a gaseous medium consisting of one or more gases or metallic vapors, by means of electrons strongly accelerated by electronic cyclotron resonance.

La résonance cyclotronique électronique est obtenue grâce à l'action conjuguée d'un champ électromagnétique de haute fréquence injecté dans l'enceinte et d'un champ magnétique à symétrie axiale créé dans l'enceinte. Ce champ magnétique axial qui présente une amplitude croissante du centre de l'enceinte aux extrémités de cette dernière, présente en particulier une amplitude Br qui satisfait à la condition de résonance cyclotronique électronique Br =f.2πm/e, dans laquelle e représente la charge d'un électron, m sa masse et f la fréquence du champ électromagnétique. Ce champ magnétique axial est généralement créé par des solénoïdes ou bobines magnétiques entourant l'enceinte.Electronic cyclotron resonance is obtained thanks to the combined action of a high frequency electromagnetic field injected into the enclosure and an axially symmetrical magnetic field created in the enclosure. This axial magnetic field which has an increasing amplitude from the center of the enclosure to the ends of the latter, has in particular an amplitude B r which satisfies the condition of electronic cyclotron resonance B r = f.2πm / e, in which e represents the charge of an electron, m its mass and f the frequency of the electromagnetic field. This axial magnetic field is generally created by solenoids or magnetic coils surrounding the enclosure.

Dans ce type de source d'ions, la quantité d'ions pouvant être produits résulte de la compétition entre deux processus, d'une part la formation des ions par l'impact d'électrons sur des atomes neutres constituant le milieu gazeux à ioniser et d'autre part la destruction de ces mêmes ions par recombinaison, lors d'une collision de ces ions avec un atome neutre. Cet atome neutre peut provenir d'atomes du milieu gazeux non encore ionisé ou bien être produit par l'impact d'un ion sur les parois de l'enceinte.In this type of ion source, the quantity of ions that can be produced results from the competition between two processes, on the one hand the formation of ions by the impact of electrons on neutral atoms constituting the gaseous medium to ionize and on the other hand the destruction of these same ions by recombination, during a collision of these ions with a neutral atom. This neutral atom can come from atoms of the gaseous medium which is not yet ionized or else be produced by the impact of an ion on the walls of the enclosure.

Pour minimiser la destruction des ions formés, on confine dans l'enceinte les ions formés, ainsi que les électrons servant à l'ionisation des atomes neutres, on diminue ainsi les collisions des ions et des électrons avec les parois de l'enceinte. Pour cela, on crée à l'intérieur de cette enceinte, un champ magnétique radial qui se superpose au champ magnétique axial. La superposition de ces champs magnétiques définit dans l'enceinte au moins une nappe fermée dite "équimagnétique", n'ayant aucun contact avec les parois de l'enceinte. Cette nappe représente le lieu des points où l'amplitude des champs magnétiques présente la même valeur.To minimize the destruction of the ions formed, the ions formed are confined in the enclosure, as well as the electrons serving for the ionization of the neutral atoms, the collisions of the ions and the electrons with the walls of the enclosure are thus reduced. For this, a radial magnetic field is created inside this enclosure which is superimposed on the axial magnetic field. The superposition of these magnetic fields defines in the enclosure at least one closed sheet called "equimagnetic", having no contact with the walls of the enclosure. This tablecloth represents the location of the points where the amplitude of the magnetic fields has the same value.

Le champ magnétique radial est en particulier engendré par des barreaux aimantés disposés symétriquement autour de l'enceinte et constitué chacun de plusieurs aimants élémentaires accolés.The radial magnetic field is in particular generated by magnetized bars arranged symmetrically around the enclosure and each consisting of several elementary magnets placed side by side.

Les figures 1a et 1b représentent schématiquement un exemple de source d'ions à résonance cyclotronique électronique connue.FIGS. 1a and 1b schematically represent an example of an ion source with known electronic cyclotron resonance.

Cette source d'ions est décrite dans le document FR-A-2 553 574 déposé le 17 octobre 1983 au nom du même demandeur.This ion source is described in document FR-A-2 553 574 filed on October 17, 1983 in the name of the same applicant.

Cette source d'ions comprend une enceinte 2 à l'intérieur de laquelle un vide poussé a été réalisé, cette enceinte constitue une cavité résonnante pouvant être excitée par un champ électromagnétique haute fréquence. Ce champ électromagnétique est produit par un générateur d'ondes électromagnétiques 3 tel qu'un klyston alimenté en courant par une source d'alimentation 6. Ce champ est introduit dans l'enceinte 2 par un guide d'ondes 4 tel qu'une canalisation métallique.This ion source comprises an enclosure 2 inside which a high vacuum has been produced, this enclosure constitutes a resonant cavity which can be excited by a high frequency electromagnetic field. This electromagnetic field is produced by an electromagnetic wave generator 3 such as a klyston supplied with current by a power source 6. This field is introduced into the enclosure 2 by a wave guide 4 such as a pipe. metallic.

Cette source d'ions comprend d'autre part, des moyens 10 schématisés en traits mixtes permettant de créer un champ magnétique axial et un champ magnétique radial à l'intérieur de l'enceinte 2. Ces champs magnétiques permettent de définir une nappe fermée équimagnétique, référencée 11.This ion source further comprises means 10 shown in dashed lines making it possible to create an axial magnetic field and a radial magnetic field inside the enclosure 2. These magnetic fields make it possible to define a closed equimagnetic sheet. , referenced 11.

Pour ioniser un gaz, on introduit celui-ci dans l'enceinte 2 par une canalisation 8. L'association du champ magnétique axial et du champ électromagnétique permet d'ioniser fortement le gaz introduit dans l'enceinte. Les électrons produits sont alors fortement accélérés par résonance cyclotronique électronique, ce qui conduit à la formation d'un plasma d'électrons chauds confinés dans la nappe 11.To ionize a gas, it is introduced into the enclosure 2 by a pipe 8. The association of the axial magnetic field and the electromagnetic field makes it possible to strongly ionize the gas introduced into the enclosure. The electrons produced are then strongly accelerated by electronic cyclotron resonance, which leads to the formation of a plasma of hot electrons confined in the sheet 11.

Dans le cas de la production d'ions à partir d'un échantillon solide 12, notamment métallique, celui-ci est fixé sur un support 14 dans l'enceinte 2, au voisinage de la nappe 11. L'échantillon solide 12 est tout d'abord vaporisé, les vapeurs obtenues étant comme dans le cas d'un gaz, ionisées. De même que décrit précédemment un plasma d'électrons chauds se forme dans la nappe 11.In the case of the production of ions from a solid sample 12, in particular a metallic one, this is fixed on a support 14 in the enclosure 2, in the vicinity of the sheet 11. The solid sample 12 is entirely first vaporized, the vapors obtained being, as in the case of a gas, ionized. As previously described, a plasma of hot electrons is formed in the sheet 11.

La vaporisation de l'échantillon solide est due à l'interaction du plasma chaud sur l'échantillon. Au démarrage de la réaction de vaporisation, le plasma chaud nécessaire peut être produit par l'ionisation d'un gaz introduit dans l'enceinte 2 par la canalisation 8. Ce gaz est injecté uniquement pour faire démarrer la réaction de vaporisation, le plasma chaud nécessaire pour entretenir la réaction de vaporisation provenant ensuite de l'échantillon solide lui-même.The vaporization of the solid sample is due to the interaction of the hot plasma on the sample. At the start of the vaporization reaction, the necessary hot plasma can be produced by the ionization of a gas introduced into the enclosure 2 through line 8. This gas is injected only to start the vaporization reaction, the hot plasma necessary to maintain the vaporization reaction then coming from the solid sample itself.

Quel que soit le type d'échantillon utilisé, les ions formés dans l'enceinte sont extraits de celle-ci par exemple par un champ électrique d'extraction généré par une différence de potentiel créée entre une électrode 16 de révolution et l'enceinte 2, l'électrode 16 et l'enceinte étant reliées à une source d'alimentation 17.Whatever type of sample is used, the ions formed in the enclosure are extracted from it, for example by an electric extraction field generated by a potential difference created between an electrode 16 of revolution and the enclosure 2 , the electrode 16 and the enclosure being connected to a power source 17.

Pour obtenir un courant d'ions d'intensité constante, on régule ce courant d'ions par un dispositif de contrôle et de régulation.To obtain an ion current of constant intensity, this ion current is regulated by a control and regulation.

Les figures 1a et 1b représentent respectivement un exemple de dispositif de contrôle et de régulation. Ce dispositif de contrôle et de régulation comprend des moyens schématisés en 18 utilisant un champ électrique et/ou magnétique pour analyser les ions issus de l'enceinte 2. Ce dispositif comprend également un moteur 20, relié par l'intermédiaire d'une tringle 22 au support 14 de l'échantillon solide 12, permettant de déplacer lentement ce dernier de façon qu'il intercepte au mieux le plasma confiné dans la nappe 11. Plus l'échantillon solide 12 pénétre à l'intérieur de l'enceinte 2, plus sa température et son taux de vaporisation sont élevés.Figures 1a and 1b respectively show an example of a control and regulation device. This control and regulation device comprises means shown diagrammatically by using an electric and / or magnetic field to analyze the ions coming from the enclosure 2. This device also comprises a motor 20, connected by means of a rod 22 to the support 14 of the solid sample 12, making it possible to slowly move the latter so that it best intercepts the plasma confined in the sheet 11. The more the solid sample 12 penetrates inside the enclosure 2, the more its temperature and its vaporization rate are high.

Ce dispositif comprend également un générateur d'impulsions 24 relié à la source d'alimentation 6. Ce générateur d'impulsions permet en ajustant le cycle, c'est-à-dire le rapport entre la durée d'une impulsion et la période des impulsions, de commander la source d'alimentation 6 alimentant le générateur 3 d'ondes électromagnétiques. Le contrôle de la puissance moyenne du champ électromagnétique est donc obtenu en pulsant celui-ci.This device also includes a pulse generator 24 connected to the power source 6. This pulse generator allows by adjusting the cycle, that is to say the ratio between the duration of a pulse and the period of pulses, to control the power source 6 supplying the generator 3 of electromagnetic waves. Control of the average power of the electromagnetic field is therefore obtained by pulsating it.

Par ailleurs, pour réguler le courant d'ions sortant de l'enceinte 2, la pression totale régnant dans l'enceinte doit être maintenue constante. Des moyens 28 de mesure de pression totale reliés à l'enceinte 2, tels qu'un manomètre permettent par l'intermédiaire d'un dispositif approprié d'assurer le fonctionnement d'une vanne 26, reliée à la canalisation 8 d'introduction de gaz, pour que la pression totale régnant dans l'enceinte reste constante. Ce dispositif approprié peut être comme représenté sur la figure 1a, un comparateur 30 ou comme représenté figure 1b un microprocesseur 32.Furthermore, to regulate the current of ions leaving the enclosure 2, the total pressure prevailing in the enclosure must be kept constant. Means 28 for total pressure measurement connected to the enclosure 2, such as a pressure gauge make it possible, via an appropriate device, to ensure the operation of a valve 26, connected to the pipe 8 for introducing gas, so that the total pressure prevailing in the enclosure remains constant. This suitable device can be, as shown in FIG. 1a, a comparator 30 or, as shown in FIG. 1b, a microprocessor 32.

Le comparateur 30 est relié aux moyens 28 et à la vanne 26, une tension de référence R étant appliquée à ce comparateur.The comparator 30 is connected to the means 28 and to the valve 26, a reference voltage R being applied to this comparator.

Le microprocesseur 32 est relié à des moyens 34 de mesure de l'intensité du courant d'ions extraits, aux moyens 28, à la vanne 26, au moteur 20 et au générateur d'impulsion 24. Ce microprocesseur 32 permet donc une régulation automatique du courant d'ions.The microprocessor 32 is connected to means 34 for measuring the intensity of the current of extracted ions, to the means 28, to the valve 26, to the motor 20 and to the pulse generator 24. This microprocessor 32 therefore allows automatic regulation. of ion current.

Les figures 2a et 2b représentent schématiquement un dispositif connu permettant de produire des ions multichargés, par une structure magnétique blindée. Ce blindage permet de ne magnétiser que le volume utile à la résonance cyclotronique électronique dans une enceinte 1. Le dispositif représenté sur les figures 2a et 2b est décrit dans le document EP-A-0 138 642 déposé le 17 août 1984 au nom du même demandeur.Figures 2a and 2b schematically represent a known device for producing multicharged ions, by a shielded magnetic structure. This shielding makes it possible to magnetize only the volume useful for electronic cyclotronic resonance in an enclosure 1. The device represented in FIGS. 2a and 2b is described in document EP-A-0 138 642 filed on August 17, 1984 in the name of the same applicant.

Ce dispositif comprend des aimants permanents 35 fixés sur la paroi interne d'un cylindre 37 d'un matériau ferromagnétique, des solénoïdes 39 disposés de part et d'autre du cylindre 37 et un blindage magnétique 41. Un matériau 43 permet d'isoler magnétiquement le cylindre 37 du blindage 41.This device comprises permanent magnets 35 fixed to the internal wall of a cylinder 37 of ferromagnetic material, solenoids 39 disposed on either side of the cylinder 37 and a magnetic shield 41. A material 43 allows to magnetically isolate the cylinder 37 of the shield 41.

Les aimants permanents 35 répartis suivant la section circulaire du cylindre 37 (figure 2a) peuvent être quadripolaire, hexapolaire, octopolaire,... (figure 2b). Ces aimants permanents réalisent un champ magnétique radial 45 multipolaire. Par ailleurs, les bobines 39 fournissent un champ magnétique axial 49. La superposition de ces deux champs magnétiques engendre une nappe fermée équimagnétique 11.The permanent magnets 35 distributed along the circular section of the cylinder 37 (FIG. 2a) can be quadrupole, hexapolar, octopolar, etc. (FIG. 2b). These permanent magnets produce a multipolar radial magnetic field 45. Furthermore, the coils 39 provide an axial magnetic field 49. The superposition of these two magnetic fields generates a closed equimagnetic sheet 11.

Un tel dispositif connu permet de réaliser une source d'ions opaque, blindée magnétiquement dont l'axe magnétique référencé 50 est confondu avec celui des solénoïdes 39 et du cylindre 37. Cet axe magnétique 50 qui est aussi l'axe longitudinal du dispositif, traverse le blindage 41 par deux ouvertures 51, 53 aménagées dans celui-ci pour permettre d'une part l'extraction des ions de l'enceinte 1, et d'autre part l'introduction des ondes électromagnétiques et l'introduction de l'échantillon dans l'enceinte 1.Such a known device makes it possible to produce an opaque, magnetically shielded ion source whose magnetic axis referenced 50 is coincident with that of the solenoids 39 and of the cylinder 37. This magnetic axis 50 which is also the longitudinal axis of the device, passes through the shield 41 by two openings 51, 53 arranged therein to allow on the one hand the extraction of the ions from the enclosure 1, and on the other hand the introduction of the electromagnetic waves and the introduction of the sample in enclosure 1.

L'injection axiale des ondes électromagnétiques dans l'enceinte pose certains problèmes. En effet, il n'y a pas de champ magnétique en amont de l'enceinte 1 au niveau de l'ouverture axiale 53. Cette absence de champ magnétique ne permet pas de guider facilement les ondes électromagnétiques vers l'enceinte 1 comme dans le cas des figures 1a et 1b annexées où les ondes électromagnétiques pénètrent dans l'enceinte dans un champ magnétique relativement uniforme.The axial injection of electromagnetic waves into the enclosure poses certain problems. Indeed, there is no magnetic field upstream of the enclosure 1 at the axial opening 53. This absence of magnetic field does not allow the electromagnetic waves to be easily guided towards the enclosure 1 as in the case of Figures 1a and 1b attached where electromagnetic waves enter the enclosure in a relatively uniform magnetic field.

Par ailleurs, au niveau de l'ouverture axiale 53 située dans le blindage magnétique, les ondes électromagnétiques doivent traverser une zone de résonance où le module du champ magnétique passe brusquement d'une valeur nulle à une valeur maximale.Furthermore, at the axial opening 53 located in the magnetic shielding, the electromagnetic waves must pass through a resonance zone where the module of the magnetic field suddenly passes from a zero value to a maximum value.

D'autre part, l'axe longitudinal 50 de l'enceinte 1 n'est pas disponible du fait de l'introduction des ondes électromagnétiques axialement. On ne peut donc associer directement à cette source d'ions un dispositif notamment de contrôle et de régulation du courant d'ions extraits, comme ceux décrits figures 1a et 1b.On the other hand, the longitudinal axis 50 of the enclosure 1 is not available due to the introduction of the electromagnetic waves axially. It is therefore not possible to directly associate with this ion source a device in particular for controlling and regulating the current of extracted ions, such as those described in FIGS. 1a and 1b.

L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients en réalisant notamment une source d'ions à injection coaxiale, comprenant une cavité de transition et un ensemble de canalisations permettant de guider les ondes électromagnétiques vers l'enceinte et de les injecter dans celle-ci suivant son axe longitudinal tout en laissant cet axe disponible.The object of the invention is to remedy these drawbacks by producing in particular an ion source with coaxial injection, comprising a transition cavity and a set of pipes making it possible to guide the electromagnetic waves towards the enclosure and to inject them into it. ci along its longitudinal axis while leaving this axis available.

De façon plus précise, l'invention a pour objet une source d'ions à résonance cyclotronique électronique comprenant :
- une enceinte ayant un axe longitudinal, une première et une deuxième ouvertures opposées, orientées selon cet axe, ladite enceinte contenant un plasma d'ions et d'électrons formé par résonance cyclotronique électronique à partir d'un échantillon, la première ouverture étant reliée à un système d'extraction des ions de l'enceinte et la deuxième ouverture permettant l'introduction de l'échantillon et d'ondes électromagnétiques haute fréquence produites par un générateur d'ondes électromagnétiques, et
- une structure magnétique blindée extérieurement entourant l'enceinte et créant à l'intæerieur de celle-ci un champ magnétique radial et un champ magnétique axial, lesdits champs permettant de confiner ledit plasma dans l'enceinte,
caractérisée en ce qu'elle comprend en outre : une cavité de transition reliée à des moyens pour faire le vide comportant une première et une deuxième ouvertures opposées orientées selon l'axe longitudinal de l'enceinte, la première ouverture de la cavité et la deuxième ouverture de l'enceinte étant reliées par une première canalisation conductrice et la deuxième ouverture de la cavité et la deuxième ouverture de l'enceinte étant reliées par une deuxième canalisation au moins en partie conductrice traversant la cavité et la première canalisation, le générateur d'ondes électromagnétiques étant relié à la cavité par un guide d'onde, une fenêtre transparente aux ondes électromagnétiques étanche au vide étant intercalée entre la cavité et le guide d'onde, ce dernier étant à la pression atmosphérique.More specifically, the invention relates to an ion source with electronic cyclotron resonance comprising:
an enclosure having a longitudinal axis, first and second opposite openings, oriented along this axis, said enclosure containing a plasma of ions and electrons formed by electronic cyclotron resonance from a sample, the first opening being connected a system for extracting ions from the enclosure and the second opening allowing the introduction of the sample and of high frequency electromagnetic waves produced by an electromagnetic wave generator, and
an externally shielded magnetic structure surrounding the enclosure and creating inside it a radial magnetic field and an axial magnetic field, said fields making it possible to confine said plasma in the enclosure,
characterized in that it further comprises: a transition cavity connected to means for creating the vacuum comprising a first and second opposite openings oriented along the longitudinal axis of the enclosure, the first opening of the cavity and the second opening of the enclosure being connected by a first conductive pipe and the second opening of the cavity and the second opening of the enclosure being connected by a second pipe at least partially conductive passing through the cavity and the first pipe, the electromagnetic wave generator being connected to the cavity by a waveguide, a window transparent to the vacuum-tight electromagnetic waves being interposed between the cavity and the waveguide, the latter being at atmospheric pressure.

La cavité de transition selon l'invention est de forme quelconque. Elle peut notamment être cubique. Dans ce cas, les ondes électromagnétiques pénètrent latéralement dans la cavité, les côtés axiaux de la cavité étant reliés à l'enceinte par les première et deuxième canalisations.The transition cavity according to the invention is of any shape. It can in particular be cubic. In this case, the electromagnetic waves penetrate laterally into the cavity, the axial sides of the cavity being connected to the enclosure by the first and second pipes.

Les première et deuxième ouvertures de la cavité ont respectivement les dimensions des sections des première et deuxième canalisations. La fenêtre de la cavité est de préférence en BeO, mais d'autres matériaux tels que l'Al₂O₃ peuvent également être utilisés.The first and second openings of the cavity have respectively the dimensions of the sections of the first and second pipes. The window of the cavity is preferably made of BeO, but other materials such as Al₂O₃ can also be used.

Selon un mode de réalisation de l'invention, l'échantillon étant gazeux, celui-ci est introduit dans l'enceinte par la deuxième canalisation à partir de la deuxième ouverture de la cavité.According to one embodiment of the invention, the sample being gaseous, it is introduced into the enclosure by the second pipe from the second opening of the cavity.

De façon avantageuse, l'échantillon étant gazeux, une extrémité de ladite deuxième canalisation voisine de la deuxième ouverture de l'enceinte est transparente aux ondes électromagnétiques, au moins dans la partie de la deuxième canalisation en regard du blindage de la structure magnétique.Advantageously, the sample being gaseous, one end of said second pipe close to the second opening of the enclosure is transparent to electromagnetic waves, at least in the part of the second pipe opposite the shielding of the magnetic structure.

La partie transparente de la deuxième canalisation peut être réalisée par exemple en emmanchant sur une canalisation de longueur inférieure à la deuxième canalisation, une canalisation transparente par exemple en Al₂O₃ .The transparent part of the second pipe can be produced for example by fitting onto a pipe of length less than the second pipe, a transparent pipe for example made of Al₂O₃.

Selon une variante de réalisation de l'invention, l'échantillon étant solide, celui-ci est introduit dans l'enceinte sous forme d'une tige traversant au moins la deuxième canalisation.According to an alternative embodiment of the invention, the sample being solid, it is introduced into the enclosure in the form of a rod passing through at least the second pipe.

On entend par tige, aussi bien un échantillon filiforme qu'une barre. Cette tige peut être soit métallique pour créer des ions du métal utilisé, soit diélectrique. Ainsi, par exemple avec des échantillons diélectriques tels que des échantillons en Al₂O₃, en SiO₂, en CaF₂, on crée respectivement des ions Al, Si, Ca.Rod means both a threadlike sample and a bar. This rod can be either metallic to create ions of the metal used, or dielectric. Thus, for example with dielectric samples such as Al₂O₃, SiO en, CaF₂ samples, we create Al, Si, Ca ions respectively.

La longueur de la tige est indéterminée, elle peut constituer une réserve importante d'échantillon pour des cycles longs d'ionisation. Néanmoins, cette tige est de préférence de longueur supérieure à la deuxième canalisation, d'une part pour pénétrer dans l'enceinte et d'autre part pour permettre son positionnement dans l'enceinte.The length of the rod is indefinite, it can constitute an important reserve of sample for long cycles of ionization. However, this rod is preferably of length greater than the second pipe, on the one hand to penetrate the enclosure and on the other hand to allow its positioning in the enclosure.

Selon un autre mode de réalisation de la source d'ions, elle comprend un dispositif pour contrôler et réguler le courant d'ions extraits.According to another embodiment of the ion source, it comprises a device for controlling and regulating the current of extracted ions.

Lorsque l'échantillon est gazeux, le dispositif pour contrôler et réguler le courant d'ions extraits comprend des moyens servant à modifier le flux de gaz introduit dans la deuxième canalisation tels qu'une vanne associée des canalisations d'introduction de gaz et des moyens pour commander les moyens servant à modifier le flux de gaz.When the sample is gaseous, the device for controlling and regulating the current of extracted ions comprises means serving to modify the flow of gas introduced into the second pipe such as a valve associated with the pipes for introducing gas and means to control the means used to modify the gas flow.

Selon une variante, le dispositif pour contrôler et réguler le courant d'ions extraits, lorsque l'échantillon est solide, comprend des moyens pour positionner l'échantillon solide sur l'axe longitudinal de l'enceinte.According to a variant, the device for controlling and regulating the current of extracted ions, when the sample is solid, comprises means for positioning the solid sample on the longitudinal axis of the enclosure.

Les moyens pour commander la vanne comportent par exemple un comparateur ou un microprocesseur associé à des moyens de mesure de pression totale de l'enceinte. D'autre part, les moyens pour positionner l'échantillon solide dans l'enceinte comportent un moteur pouvant être commandé par le microprocesseur. Ce microprocesseur peut également être utilisé pour contrôler le générateur d'ondes électromagnétiques.The means for controlling the valve comprise for example a comparator or a microprocessor associated with means for measuring the total pressure of the enclosure. On the other hand, the means for positioning the solid sample in the enclosure comprise a motor which can be controlled by the microprocessor. This microprocessor can also be used to control the generator of electromagnetic waves.

Selon un autre mode de réalisation de la source d'ions, elle comprend un dispositif pour régler le volume interne de la cavité de transition.According to another embodiment of the ion source, it comprises a device for adjusting the internal volume of the transition cavity.

De préférence, ce dispositif comprend un piston situé dans une troisième ouverture ménagée dans la cavité de transition.Preferably, this device comprises a piston located in a third opening formed in the transition cavity.

La position du piston est réglée avant l'utilisation de la source d'ions pour produire des ions. Ce piston est positionné de façon à ce que le volume de vide de la cavité de transition maximise la transmission des ondes électromagnétiques vers l'enceinte contenant le plasma au moyen des première et deuxième canalisations. Ces ondes sont alors guidées suivant un mode coaxial par la paroi interne et la paroi externe respectivement des première et deuxième canalisations, jusqu'au plasma dans l'enceinte.The position of the piston is adjusted before using the ion source to produce ions. This piston is positioned so that the vacuum volume of the transition cavity maximizes the transmission of electromagnetic waves to the enclosure containing the plasma by means of the first and second pipes. These waves are then guided in a coaxial mode by the internal wall and the external wall respectively of the first and second pipes, to the plasma in the enclosure.

De préférence, la cavité, la première canalisation et au moins une partie de la deuxième canalisation sont en cuivre. Mais bien entendu, d'autres matériaux conducteurs non magnétiques tels que les alliages d'Al ou l'acier inoxydable peuvent également convenir, pour guider les ondes électromagnétiques. Ces ondes électromagnétiques sont guidées généralement sur de petites distances de l'ordre du dm.Preferably, the cavity, the first pipe and at least part of the second pipe are made of copper. But of course, other non-magnetic conductive materials such as Al alloys or stainless steel may also be suitable, to guide the electromagnetic waves. These electromagnetic waves are generally guided over small distances of the order of dm.

De façon avantageuse, pour des ondes électromagnétiques de fréquence 10 GHz, le rapport entre le diamètre interne de la première canalisation et le diamètre externe de la deuxième canalisation va entre 3 et 5. Par exemple, la première canalisation a un diamètre intérieur de 25 mm et un diamètre extérieur de 30 mm et la deuxième canalisation a un diamètre intérieur de 4 mm et un diamètre extérieur de 6 mm. Ces deux canalisations réalisent une ligne coaxiale d'impédance caractéristique de l'ordre de 85.Advantageously, for electromagnetic waves of frequency 10 GHz, the ratio between the internal diameter of the first pipe and the external diameter of the second pipe is between 3 and 5. For example, the first pipe has an inside diameter of 25 mm and an outside diameter of 30 mm and the second pipe has an inside diameter of 4 mm and an outside diameter of 6 mm. These two pipes produce a coaxial line with characteristic impedance of the order of 85.

Selon un autre mode préféré de réalisation, le diamètre extérieur de la première canalisation est du même ordre de grandeur que l'épaisseur du blindage de la structure magnétique de la source d'ions. Ceci permet un blindage magnétique efficace par une carcasse magnétique simple.According to another preferred embodiment, the outside diameter of the first pipe is of the same order of magnitude as the thickness of the shielding of the magnetic structure of the ion source. This allows effective magnetic shielding by a simple magnetic frame.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre, donnée à titre purement illustratif et non limitatif, en référence aux figures annexées dans lesquelles :

  • - la figure 3 représente schématiquement un exemple de réalisation d'une source d'ions selon l'invention pour un échantillon solide,
  • - la figure 4 représente schématiquement une variante de réalisation d'une source d'ions selon l'invention pour un échantillon gazeux.
Other characteristics and advantages of the invention will emerge more clearly from the description which follows, given purely by way of non-limiting illustration, with reference to the appended figures in which:
  • FIG. 3 schematically represents an exemplary embodiment of an ion source according to the invention for a solid sample,
  • - Figure 4 schematically shows an alternative embodiment of an ion source according to the invention for a gas sample.

Les éléments des figures 3 et 4 qui sont communs à l'art antérieur et qui ont été précédemment décrits sur les figures 1 et 2, portent les mêmes références que sur les figures précédentes et ne seront pas décrits à nouveau en détail.The elements of Figures 3 and 4 which are common to the prior art and which have been previously described in Figures 1 and 2, have the same references as in the previous figures and will not be described again in detail.

Sur la figure 3, on retrouve l'enceinte 1 décrite figure 2b, à l'intérieur de laquelle un champ magnétique radial 45 et un champ magnétique axial 49 sont réalisés. Cette enceinte est entourée par une structure magnétique blindée du même type que celle décrite figure 2b.In FIG. 3, we find the enclosure 1 described in FIG. 2b, inside which a radial magnetic field 45 and an axial magnetic field 49 are produced. This enclosure is surrounded by an armored magnetic structure of the same type as that described in FIG. 2b.

La source d'ions représentée, figure 3, comprend par ailleurs une cavité de transition 60 reliée à l'ouverture 53 de l'enceinte 1 par une première et une deuxième canalisations 63, 65.The ion source shown in FIG. 3 also includes a transition cavity 60 connected to the opening 53 of the enclosure 1 by first and second pipes 63, 65.

Cette cavité 60 est par exemple, comme représenté, figure 3, réalisée dans un cube métallique. Les deux faces du cube, normales à l'axe longitudinal 50 de l'enceinte 1, ainsi que trois des faces latérales de ce cube comprennent respectivement une ouverture 64, 66, 67, 68, 69.This cavity 60 is for example, as shown, Figure 3, made in a metal cube. The two faces of the cube, normal to the longitudinal axis 50 of the enclosure 1, as well as three of the lateral faces of this cube respectively comprise an opening 64, 66, 67, 68, 69.

La canalisation 63 relie l'ouverture 64 de la cavité 60 à l'ouverture 53 de l'enceinte 1. Ces deux ouvertures 64, 53 ont les dimensions de la section de la canalisation 63. D'autre part, la canalisation 65 relie l'ouverture 66 de la cavité à l'ouverture 53 de l'enceinte. Cette canalisation 65 traverse la cavité 60 et la canalisation 63. L'ouverture 66 de la cavité 60 a les dimensions de la section de la canalisation 65.The pipe 63 connects the opening 64 of the cavity 60 to the opening 53 of the enclosure 1. These two openings 64, 53 have the dimensions of the section of the pipe 63. On the other hand, the pipe 65 connects the opening 66 of the cavity at the opening 53 of the enclosure. This pipe 65 crosses the cavity 60 and the pipe 63. The opening 66 of the cavity 60 has the dimensions of the section of the pipe 65.

Une des ouvertures latérales 68 du cube est reliée par un guide d'ondes 5 tel qu'une canalisation métallique au générateur 3 d'ondes électromagnétiques haute fréquence décrit précédemment ; une fenêtre 72 transparente aux ondes électromagnétiques haute fréquence étanche au vide est intercalée entre la cavité et le guide d'onde, ce dernier étant à la pression atmosphérique. Ce générateur 3 est alimenté par la source d'alimentation 6.One of the lateral openings 68 of the cube is connected by a waveguide 5 such as a metal pipe to the generator 3 of high frequency electromagnetic waves described above; a window 72 transparent to high frequency vacuum tight electromagnetic waves is interposed between the cavity and the waveguide, the latter being at atmospheric pressure. This generator 3 is supplied by the power source 6.

Une autre ouverture latérale 67 de la cavité est reliée à un dispositif 75 comprennant par exemple un piston, pour régler le volume interne de la cavité et la troisième ouverture latérale 69 de la cavité est reliée à des moyens 77 pour faire le vide, tels qu'une pompe turbomoléculaire, par exemple de 50 l/s.Another lateral opening 67 of the cavity is connected to a device 75 comprising for example a piston, for adjusting the internal volume of the cavity and the third lateral opening 69 of the cavity is connected to means 77 for creating the vacuum, such as '' a turbomolecular pump, for example of 50 l / s.

Ces différentes ouvertures 64, 66, 67, 68, 69 sont réalisées, par exemple par perçage d'une masse métallique suivant trois axes orthogonaux. L'ajustement entre les dimensions des ouvertures effectuées lors du perçage et les dimensions des ouvertures nécessaires est réalisé par exemple par des plaques métalliques 79 fixées de façon étanche sur les faces percées de cette masse.These different openings 64, 66, 67, 68, 69 are produced, for example by drilling a metal mass along three orthogonal axes. The adjustment between the dimensions of the openings made during drilling and the dimensions of the necessary openings is carried out for example by metal plates 79 fixed in leaktight manner on the pierced faces of this mass.

Pour des ondes électromagnétiques de 10 GHz, on utilise par exemple une canalisation 63 de diamètre extérieur 30 mm et de diamètre intérieur 25 mm et une canalisation 65 de diamètre extérieur 6 mm et de diamètre intérieur 4 mm. Les ouvertures 64, 66 de la cavité sont donc ajustées par les plaques 79 afin d'obtenir des ouvertures adaptées à ces canalisations.For electromagnetic waves of 10 GHz, use is made, for example, of a pipe 63 with an outside diameter of 30 mm and an inside diameter of 25 mm and a pipe 65 with an outside diameter of 6 mm and an inside diameter of 4 mm. The openings 64, 66 of the cavity are therefore adjusted by the plates 79 in order to obtain openings suitable for these pipes.

Le rapport des diamètres de ces deux canalisations permet de considérer ces dernières comme une ligne coaxiale d'impédance caractéristique de l'ordre de 85Ω. De plus, l'espace situé entre ces deux canalisations permet un pompage suffisant par les moyens 77,de cet espace.The ratio of the diameters of these two pipes makes it possible to consider the latter as a coaxial line of characteristic impedance of the order of 85Ω. In addition, the space between these two pipes allows sufficient pumping by the means 77, of this space.

Par ailleurs, on règle avant l'utilisation de la source d'ions, la position du piston 75 pour accorder l'ensemble des volumes internes de la cavité 60 et de la ligne coaxiale sur la fréquence des ondes électromagnétiques utilisées pour obtenir un minimum d'ondes réfléchies. Une onde réfléchie est une onde qui retourne au générateur d'ondes électromagnétiques.Furthermore, before the use of the ion source, the position of the piston 75 is adjusted to tune all of the internal volumes of the cavity 60 and of the coaxial line on the frequency of electromagnetic waves used to obtain a minimum of reflected waves. A reflected wave is a wave that returns to the generator of electromagnetic waves.

Lorsque ces volumes internes sont accordés sur la fréquence des ondes électromagnétiques, les ondes électromagnétiques injectées dans la cavité sont presque totalement transmises à l'enceinte 1 contenant le plasma, puis absorbées dans la nappe équimagnétique 11 de l'enceinte 1.When these internal volumes are tuned to the frequency of the electromagnetic waves, the electromagnetic waves injected into the cavity are almost completely transmitted to the enclosure 1 containing the plasma, then absorbed in the equimagnetic sheet 11 of the enclosure 1.

Lorsque l'on veut créer des ions à partir d'un échantillon solide, celui-ci est introduit sous forme d'une tige 80 dans la canalisation 65. L'extrémité 81 de la tige située dans l'enceinte 1 est positionnée au voisinage de la nappe 11.When it is desired to create ions from a solid sample, it is introduced in the form of a rod 80 in the pipe 65. The end 81 of the rod located in the enclosure 1 is positioned in the vicinity tablecloth 11.

D'autre part, lorsque l'on veut créer des ions à partir d'un gaz, notamment pour faire démarrer la réaction de vaporisation d'un échantillon solide, le gaz est introduit dans la canalisation 65 par exemple par une canalisation 85 reliée à l'ouverture 66 de la cavité et par la canalisation 8 reliée latéralement à la canalisation 85. L'extrémité de la canalisation 85 opposée à l'ouverture 66 de la cavité est fermée pour laisser l'axe 50 disponible.On the other hand, when it is desired to create ions from a gas, in particular to start the vaporization reaction of a solid sample, the gas is introduced into the line 65 for example by a line 85 connected to the opening 66 of the cavity and by the pipe 8 laterally connected to the pipe 85. The end of the pipe 85 opposite the opening 66 of the cavity is closed to leave the axis 50 available.

Du fait que l'axe longitudinal 50 de la source d'ions conforme à l'invention est libre au voisinage de l'ouverture 66 d'introduction de l'échantillon, on peut lui associer un dispositif de contrôle et de régulation du courant d'ions extraits du type de ceux décrits aux figures 1a et 1b.Because the longitudinal axis 50 of the ion source according to the invention is free in the vicinity of the opening 66 for introducing the sample, it can be associated with a device for controlling and regulating the current d 'ions extracted of the type described in Figures 1a and 1b.

Sur la figure 3 est représenté l'exemple de réalisation du dispositif de contrôle et de régulation décrit figure 1b comportant un microprocesseur 32 relié à des moyens 34 de mesure de l'intensité du courant d'ions extraits à des moyens 28 de mesure de pression totale de l'enceinte, à une vanne 26 reliée à la canalisation 8 d'introduction du gaz, à un moteur 20 relié à l'extrémité 82 de la tige 80 et à un générateur d'impulsion 24 relié à la source d'alimentation 6 du générateur 3 d'ondes électromagnétiques. Dans le cas où une canalisation 85 est reliée à l'ouverture 66 de la cavité, l'extrémité 82 de la tige traverse de part en part cette canalisation 85 suivant son axe pour être reliée notamment au moteur 20.In Figure 3 is shown the embodiment of the control and regulation device described in Figure 1b comprising a microprocessor 32 connected to means 34 for measuring the intensity of the current of ions extracted to means 28 for measuring pressure total of the enclosure, to a valve 26 connected to the gas introduction pipe 8, to a motor 20 connected to the end 82 of the rod 80 and to a pulse generator 24 connected to the power source 6 of the generator 3 of electromagnetic waves. In the case where a pipe 85 is connected to the opening 66 of the cavity, the end 82 of the rod passes through right through this pipe 85 along its axis to be connected in particular to the motor 20.

La figure 4 représente une variante de réalisation d'une source d'ions conforme à l'invention permettant de produire des ions à partir d'un gaz. Par ailleurs, cette figure représente l'autre exemple de réalisation d'un dispositif de contrôle et de régulation du courant d'ions extraits décrit figure 1a, associé à la source d'ions conforme à l'invention.FIG. 4 represents an alternative embodiment of an ion source in accordance with the invention making it possible to produce ions from a gas. Furthermore, this figure represents the other embodiment of a device for controlling and regulating the current of extracted ions described in FIG. 1a, associated with the ion source according to the invention.

Sur cette figure, la tige 80 ainsi que le moteur 20 permettant de positionner la tige dans l'enceinte n'ont pas été représentés. D'autre part, la deuxième canalisation 65a, 65b, diffère de celle de la source d'ions représentée figure 3, par une extrémité 65a transparente aux ondes électromagnétiques au voisinage de l'ouverture 53 de l'enceinte, en regard du blindage 41 de la structure magnétique. Ce matériau transparent aux ondes électromagnétiques haute fréquence est par exemple de l'Al₂O₃. Cette extrémité 65a se présente généralement sous la forme d'un tube transparent emboîté sur une canalisation 65b du même type que la canalisation 65 représentée figure 3, mais plus courte.In this figure, the rod 80 and the motor 20 for positioning the rod in the enclosure have not been shown. On the other hand, the second pipe 65a, 65b, differs from that of the ion source shown in FIG. 3, by an end 65a transparent to electromagnetic waves in the vicinity of the opening 53 of the enclosure, opposite the shielding 41 of the magnetic structure. This material transparent to high frequency electromagnetic waves is for example Al₂O₃. This end 65a is generally in the form of a transparent tube fitted on a pipe 65b of the same type as the pipe 65 shown in Figure 3, but shorter.

Une pré-ionisation du gaz introduit dans la deuxième canalisation a lieu dans le volume intérieur de l'extrémité transparente 65a de cette canalisation. En effet, dans ce volume règne un champ magnétique axial provenant des solénoïdes, un champ électromagnétique et une pression de gaz élevée. Le champ électromagnétique provient des ondes électromagnétiques guidées entre la première canalisation 63 et la partie 65b non transparente de la deuxième canalisation et transmises par l'extrémité 65a de la deuxième canalisation. De ce fait, une résonance cyclotronique électronique a lieu à l'intérieur de l'extrémité 65a de la deuxième canalisation, dans un volume où règne une forte pression de gaz. Plus le plasma produit par résonance cyclotronique électronique est dense à l'intérieur de l'extrémité 65a, plus le guidage coaxial des ondes électromagnétiques est bon, ce cordon de plasma dense devenant lui-même conducteur. De plus, ce cordon de plasma a le même diamètre extérieur que la partie 65b de la deuxième canalisation. L'impédance caractéristique de la ligne coaxiale n'est donc pas modifiée, ce qui permet d'éviter la réflexion des ondes électromagnétiques.Pre-ionization of the gas introduced into the second pipe takes place in the interior volume of the transparent end 65a of this pipe. Indeed, in this volume reigns an axial magnetic field from the solenoids, an electromagnetic field and a high gas pressure. The electromagnetic field comes from electromagnetic waves guided between the first pipe 63 and the non-transparent part 65b of the second pipe and transmitted by the end 65a of the second pipe. Therefore, an electronic cyclotron resonance takes place inside the end 65a of the second pipe, in a volume where there is a high gas pressure. The denser the plasma produced by electronic cyclotron resonance inside the end 65a, the better the coaxial guidance of the electromagnetic waves, this dense plasma cord itself becoming conductive. In addition, this plasma cord has the same outer diameter than part 65b of the second pipe. The characteristic impedance of the coaxial line is therefore not modified, which makes it possible to avoid the reflection of electromagnetic waves.

Cette extrémité transparente aux ondes électromagnétiques constitue donc un étage de pré-ionisation auto-régulé, où l'excédent de puissance incidente des ondes électromagnétiques est transmis sans réflexion à la zone de résonance cyclotronique électronique située dans la nappe équimagnétique 11.This transparent end to the electromagnetic waves therefore constitutes a self-regulated pre-ionization stage, where the excess incident power of the electromagnetic waves is transmitted without reflection to the electronic cyclotron resonance zone located in the equimagnetic sheet 11.

Le dispositif de contrôle et de régulation du courant d'ions extrait représenté sur cette figure comporte un comparateur 30 relié d'une part à des moyens 28 de mesure de pression totale de l'enceinte, et d'autre part à une vanne 26 reliée à la canalisation 8 d'introduction du gaz, une tension de référence R étant par ailleurs appliquée à ce comparateur. Le dispositif comprend en outre, également un générateur d'impulsions 24, relié à la source d'alimentation 6 du générateur 3 d'ondes électromagnétiques.The device for controlling and regulating the extracted ion current shown in this figure comprises a comparator 30 connected on the one hand to means 28 for measuring the total pressure of the enclosure, and on the other hand to a valve 26 connected to the gas introduction pipe 8, a reference voltage R being also applied to this comparator. The device further comprises, also a pulse generator 24, connected to the power source 6 of the generator 3 of electromagnetic waves.

Bien entendu, les dispositifs de contrôle et de régulation du courant d'ions extraits représentés figures 3 et 4 peuvent être associés indifféremment aux deux modes de réalisation des sources d'ions conformes à l'invention.Of course, the devices for controlling and regulating the current of extracted ions represented in FIGS. 3 and 4 can be associated indifferently with the two embodiments of the ion sources according to the invention.

Dans le cas où le dispositif de contrôle et de régulation représenté figure 4 est associé à une source d'ions produits à partir d'un échantillon solide 80, un moteur 20 (réglé manuellement) est relié à cet échantillon.In the case where the control and regulation device shown in FIG. 4 is associated with a source of ions produced from a solid sample 80, a motor 20 (manually adjusted) is connected to this sample.

La cavité 60, les plaques métalliques 79 et les canalisations 63, 65, 65b sont de préférence en cuivre, mais d'autres matériaux conducteurs peuvent bien entendu être utilisés. Par ailleurs, la fenêtre 72 est réalisée en un matériau étanche au vide et transparent aux ondes électromagnétiques haute fréquence ; ce matériau est en BeO ou en Al₂O₃.The cavity 60, the metal plates 79 and the pipes 63, 65, 65b are preferably made of copper, but other conductive materials can of course be used. Furthermore, the window 72 is made of a vacuum-tight material transparent to high frequency electromagnetic waves; this material is in BeO or Al₂O₃.

La source d'ions selon l'invention possède un certain nombre d'avantages spécifìques qui seront mentionnés ci-après.The ion source according to the invention has a number of specific advantages which will be mentioned below.

L'injection coaxiale des ondes électromagnétiques entre la pemière canalisation 63, et la deuxième canalisation 65, 65a, 65b permet de ne pas perturber la propagation de ces ondes, au passage du blindage magnétique 41. La transmission de ces ondes se fait donc pratiquement sans réflexion, ni absorption d'énergie.The coaxial injection of the electromagnetic waves between the first pipe 63, and the second pipe 65, 65a, 65b makes it possible not to disturb the propagation of these waves, in the passage of the magnetic shielding 41. The transmission of these waves therefore takes place practically without reflection, nor energy absorption.

De plus, l'utilisation d'une cavité de transition pour injecter les ondes électromagnétiques permet de libérer l'extrémité de la deuxième canalisation 65, 65b d'introduction de l'échantillon. De ce fait, un dispositif de contrôle et de régulation du courant d'ions extraits peut être associé à la source d'ions conforme à l'invention.In addition, the use of a transition cavity to inject the electromagnetic waves makes it possible to free the end of the second pipe 65, 65b for introducing the sample. Therefore, a device for controlling and regulating the current of extracted ions can be associated with the ion source according to the invention.

D'autre part, l'utilisation d'une canalisation 63 de faible diamètre, de même odre de grandeur que l'épaisseur du blindage magnétique 41 qu'elle traverse, permet de conserver un blindage magnétique simple. La simplicité de ce blindage facilite l'isolation haute tension de la source d'ions et permet un démontage aisé de celle-ci et en particulier de l'enceinte, (l'enceinte 1 étant généralement solidaire de la canalisation 63). De ce fait, le nettoyage de la source d'ions est aisé, permettant l'élaboration d'ions métalliques de haute intensité en régime continu pendant de longues durées (de tels ions encrassant généralement la source d'ions).On the other hand, the use of a pipe 63 of small diameter, of the same order of magnitude as the thickness of the magnetic shield 41 which it passes through, makes it possible to keep a simple magnetic shield. The simplicity of this shielding facilitates high voltage isolation of the ion source and allows easy disassembly of the latter and in particular of the enclosure, (enclosure 1 generally being integral with the pipe 63). Therefore, cleaning the ion source is easy, allowing the development of high intensity metal ions in continuous regime for long periods (such ions generally fouling the ion source).

Par ailleurs, n'importe quel échantillon solide peut être introduit dans l'enceinte 1 par la deuxième canalisation 65 sans perturbation, ni modification du réglage du piston, du fait de la traversée de la cavité par cette canalisation métallique.Furthermore, any solid sample can be introduced into the enclosure 1 by the second pipe 65 without disturbing or modifying the adjustment of the piston, due to the crossing of the cavity by this metal pipe.

Un autre avantage de la source d'ions conforme à l'invention est la position de la fenêtre 72 en dehors de tout champ magnétique et donc de plasma. Par ce biais, on évite la pollution de la fenêtre 72 par exemple par des éléments métalliques provenant du plasma.Another advantage of the ion source according to the invention is the position of the window 72 outside any magnetic field and therefore plasma. By this, pollution of the window 72 is avoided for example by metallic elements coming from the plasma.

Claims (14)

1. Source d'ions à résonance cyclotronique électronique comprenant :
- une enceinte (1) ayant un axe longitudinal (50), une première et une deuxième ouvertures (51, 53) opposées, orientées selon cet axe, ladite enceinte contenant un plasma (11) d'ions et d'électrons formés par résonance cyclotronique électronique à partir d'un échantillon, la première ouverture (51) étant reliée à un système d'extraction (16, 17) des ions de l'enceinte et la deuxième ouverture (53) permettant l'introduction de l'échantillon et d'ondes électromagnétiques haute fréquence produites par un générateur (3) d'ondes électromagnétiques,
- une structure magnétique (35, 37, 39, 41) blindée extérieurement entourant l'enceinte (1) et créant à l'intérieur de celle-ci un champ magnétique radial (45) et un champ magnétique axial (49), lesdits champs permettant de confiner ledit plasma dans l'enceinte,
caractérisée en ce qu'elle comprend en outre une cavité de transition (60) reliée à des moyens (77) pour faire le vide, comportant une première et une deuxième ouvertures (64, 66) opposées orientées selon l'axe longitudinal (50) de l'enceinte, la première ouverture (64) de la cavité (60) et la deuxième ouverture (53) de l'enceinte (1) étant reliées par une première canalisation (63) conductrice et la deuxième ouverture (66) de la cavité et la deuxième ouverture (53) de l'enceinte étant reliées par une deuxième canalisation au moins en partie conductrice (65, 65a, 65b) traversant la cavité et la première canalisation, le générateur (3) d'ondes électromagnétiques étant relié à la cavité par un guide d'onde (5), une fenêtre (72) transparente aux ondes électromagnétiques étanches au vide étant intercalée entre la cavité et le guide d'onde.1. Ion source with electronic cyclotron resonance comprising:
- An enclosure (1) having a longitudinal axis (50), first and second openings (51, 53) opposite, oriented along this axis, said enclosure containing a plasma (11) of ions and electrons formed by resonance electronic cyclotron from a sample, the first opening (51) being connected to an extraction system (16, 17) of the ions from the enclosure and the second opening (53) allowing the introduction of the sample and high frequency electromagnetic waves produced by an electromagnetic wave generator (3),
- a externally shielded magnetic structure (35, 37, 39, 41) surrounding the enclosure (1) and creating inside it a radial magnetic field (45) and an axial magnetic field (49), said fields allowing said plasma to be confined in the enclosure,
characterized in that it further comprises a transition cavity (60) connected to means (77) for creating the vacuum, comprising first and second openings (64, 66) opposite oriented along the longitudinal axis (50) of the enclosure, the first opening (64) of the cavity (60) and the second opening (53) of the enclosure (1) being connected by a first conductive pipe (63) and the second opening (66) of the cavity and the second opening (53) of the enclosure being connected by a second pipe at least partially conductive (65, 65a, 65b) passing through the cavity and the first pipe, the generator (3) of electromagnetic waves being connected to the cavity by a waveguide (5), a window (72) transparent to the vacuum-tight electromagnetic waves being interposed between the cavity and the waveguide. 2. Source d'ions selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'échantillon étant gazeux, celui-ci est introduit dans l'enceinte (1) par la deuxième canalisation (65, 65a, 65b) à partir de la deuxième ouverture (66) de la cavité.2. ion source according to claim 1, characterized in that the sample being gaseous, it is introduced into the enclosure (1) by the second pipe (65, 65a, 65b) at from the second opening (66) of the cavity. 3. Source d'ions selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que l'échantillon étant gazeux, une extrémité (65a) de ladite deuxième canalisation voisine de la deuxième ouverture (53) de l'enceinte est transparente aux ondes électromagnétiques, au moins dans la partie de la deuxième canalisation en regard du blindage (41) de la structure magnétique.3. Ion source according to any one of claims 1 and 2, characterized in that the sample being gaseous, one end (65a) of said second pipe adjacent to the second opening (53) of the enclosure is transparent electromagnetic waves, at least in the part of the second pipe opposite the shielding (41) of the magnetic structure. 4. Source d'ions selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'échantillon étant solide, celui-ci est introduit dans l'enceinte (1) sous forme d'une tige (80) traversant au moins la deuxième canalisation (65).4. Ion source according to claim 1, characterized in that the sample being solid, it is introduced into the enclosure (1) in the form of a rod (80) passing through at least the second pipe (65 ). 5. Source d'ions selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'elle comprend un dispositif pour contrôler et réguler le courant d'ions extraits.5. Ion source according to any one of claims 1 to 4, characterized in that it comprises a device for controlling and regulating the current of extracted ions. 6. Source d'ions selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'échantillon étant gazeux, le dispositif pour contrôler et réguler le courant d'ions extraits comprend des moyens (26) servant à modifier le flux de gaz introduit dans la deuxième canalisation et des moyens (28, 30, 32) pour commander les moyens servant à modifier le flux de gaz.6. Ion source according to claim 5, characterized in that the sample being gaseous, the device for controlling and regulating the current of extracted ions comprises means (26) serving to modify the flow of gas introduced into the second pipeline and means (28, 30, 32) for controlling the means used to modify the gas flow. 7. Source d'ions selon la revendication 5, caractérisée en ce que l'échantillon étant solide, le dispositif pour contrôler et réguler le courant d'ions extraits comprend des moyens (20) pour positionner l'échantillon solide sur l'axe longitudinal (50) de l'enceinte (1).7. ion source according to claim 5, characterized in that the sample being solid, the device for controlling and regulating the current of extracted ions comprises means (20) for positioning the solid sample on the longitudinal axis (50) of the enclosure (1). 8. Source d'ions selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce qu'elle comprend un dispositif (75) pour régler le volume interne de la cavité de transition (60).8. Ion source according to any one of claims 1 to 7, characterized in that it comprises a device (75) for adjusting the internal volume of the transition cavity (60). 9. Source d'ions selon la revendication 8, caractérisée en ce que le dispositif (75) pour régler le volume interne de la cavité de transition (60) comprend un piston situé dans une troisième ouverture (67) ménagée dans la cavité de transition (60).9. ion source according to claim 8, characterized in that the device (75) for adjusting the internal volume of the transition cavity (60) comprises a piston located in a third opening (67) formed in the transition cavity (60). 10. Source d'ions selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que la cavité de transition (60) est en cuivre.10. Ion source according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the transition cavity (60) is made of copper. 11. Source d'ions selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que la première canalisation (63) est en cuivre.11. Ion source according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the first pipe (63) is made of copper. 12. Source d'ions selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisée en ce que la deuxième canalisation (65, 65b) est au moins en partie en cuivre.12. Ion source according to any one of claims 1 to 11, characterized in that the second pipe (65, 65b) is at least partly made of copper. 13. Source d'ions selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisée en ce que les ondes électromagnétiques ayant une fréquence de 10GHz, le rapport entre le diamètre interne de la première canalisation et le diamètre externe de la deuxième canalisation va entre 3 et 5.13. Ion source according to any one of claims 1 to 12, characterized in that the electromagnetic waves having a frequency of 10 GHz, the ratio between the internal diameter of the first pipe and the external diameter of the second pipe goes between 3 and 5. 14. Source d'ions selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisée en ce que le diamètre extérieur de la première canalisation (63) est du même ordre de grandeur que l'épaisseur du blindage (41) de la structure magnétique de la source d'ions.14. ion source according to any one of claims 1 to 13, characterized in that the outside diameter of the first pipe (63) is of the same order of magnitude as the thickness of the shield (41) of the magnetic structure from the ion source.
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