JP2013069661A - Electrode frame body - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、イオンビーム照射装置のイオン源や電子ビーム照射装置の電子源といった荷電粒子ビーム発生装置で用いられるビーム引出し用の電極を構成する電極枠体に関する。 The present invention relates to an electrode frame that constitutes a beam extraction electrode used in a charged particle beam generator such as an ion source of an ion beam irradiation apparatus or an electron source of an electron beam irradiation apparatus.
従来から、イオンビーム照射装置のイオン源よりイオンビームを引き出す為の引出し電極系として、複数のスリット状開口部(長方形状の開口部)を有するスリット電極が用いられている。このようなスリット電極のスリット状開口部はプラズマに曝されたり、引き出されたイオンビームが衝突したりして、高温に加熱される。 Conventionally, a slit electrode having a plurality of slit-like openings (rectangular openings) has been used as an extraction electrode system for extracting an ion beam from an ion source of an ion beam irradiation apparatus. The slit-shaped opening of such a slit electrode is heated to a high temperature by being exposed to plasma or colliding with the extracted ion beam.
スリット状開口部が高温に加熱されると、それによって熱変形が生じる。熱変形によるスリット状開口部の歪みが大きくなると、例えば、所望するビーム量を有するイオンビームの引出しが行なえなくなる。その結果、部品の交換が必要となる。 When the slit-like opening is heated to a high temperature, it causes thermal deformation. When the distortion of the slit-shaped opening due to thermal deformation becomes large, for example, an ion beam having a desired beam amount cannot be extracted. As a result, parts must be replaced.
部品の交換といっても、スリット電極全体を交換すると費用が高額となる。その為、複数のスリット状開口部を構成する部品のうち、特に歪みが大きい部品だけを交換したいという要望がある。 Even if the parts are replaced, the cost increases if the entire slit electrode is replaced. For this reason, there is a demand for exchanging only a part having a particularly large distortion among the parts constituting the plurality of slit-shaped openings.
このような要望に応えるべく、これまでに特許文献1に記載のスリット電極が考案されてきた。 In order to meet such a demand, a slit electrode described in Patent Document 1 has been devised so far.
特許文献1にはスリット電極のスリット状開口部を構成する部材を部分的に交換することが可能なスリット電極が開示されている。 Patent Document 1 discloses a slit electrode in which members constituting the slit-like opening of the slit electrode can be partially exchanged.
特許文献1の図2にはイオン源の引出し電極系で使用されるプラズマ電極(加速電極とも言う)の構成が開示されている。このプラズマ電極では、電極枠体の開口部に複数本の電極棒を配置することで、各電極棒間にスリット状開口部が形成されている。各電極棒は、電極枠体に形成された貫通穴を介して電極枠体の外部より個別に抜き差しされることで、電極枠体への取り付けや取り外しが行われている。 FIG. 2 of Patent Document 1 discloses a configuration of a plasma electrode (also referred to as an acceleration electrode) used in an extraction electrode system of an ion source. In this plasma electrode, a plurality of electrode rods are arranged in the opening of the electrode frame, so that slit-like openings are formed between the electrode rods. Each electrode rod is attached to and detached from the electrode frame by being individually inserted and removed from the outside of the electrode frame through a through hole formed in the electrode frame.
また、特許文献1の図3には引出し電極系を構成する抑制電極と接地電極の例が示されている。図2の例と同様に、電極枠体の開口部に複数本の電極棒を配置することでスリット状開口部が構成されている。この図3の例においては、電極枠体は2つの枠体から構成されており、各枠体に設けられた穴に電極棒の端部を挿入した状態で、2つの枠体を組み合わせることでスリット電極の組立が行われる。反対に、スリット電極の分解時には、2つの枠体を分解して、各枠体の穴より複数本の電極棒が取り外される。 FIG. 3 of Patent Document 1 shows an example of a suppression electrode and a ground electrode that constitute the extraction electrode system. Similar to the example of FIG. 2, the slit-shaped opening is configured by arranging a plurality of electrode rods in the opening of the electrode frame. In the example of FIG. 3, the electrode frame is composed of two frames. By combining the two frames with the end of the electrode rod inserted into the hole provided in each frame. Assembling of the slit electrode is performed. On the other hand, when the slit electrode is disassembled, the two frames are disassembled, and a plurality of electrode bars are removed from the holes of each frame.
通常、スリット電極を構成する電極棒は1本だけが歪んでしまうのではなく、ある領域に配置されている複数本の電極棒に歪みが生じてしまう。その為、これらをまとめて交換することが必要とされる。 Usually, not only one electrode rod constituting the slit electrode is distorted, but a plurality of electrode rods arranged in a certain region are distorted. Therefore, it is necessary to exchange them together.
しかしながら、特許文献1の図2に記載される電極の構成では、電極棒をその長さ方向に沿って1本ずつ電極枠体に対して抜き差しして交換することになるので、時間がかかってしまう。 However, in the configuration of the electrode described in FIG. 2 of Patent Document 1, it takes time because the electrode rods are replaced by being inserted into and removed from the electrode frame one by one along the length direction. End up.
また、特許文献1の図3に記載される電極の構成では、複数本の電極棒をまとめて交換できるが、交換対象とする電極棒の本数に関わらず、常に電極枠体を分解しなければならないので、作業効率が悪い。特に、イオン源の寸法が大きなものになると、電極枠体も大きなものとなるので、分解作業に多大な時間や労力を要することになる。 Further, in the configuration of the electrode described in FIG. 3 of Patent Document 1, a plurality of electrode rods can be replaced together, but the electrode frame must always be disassembled regardless of the number of electrode rods to be replaced. The work efficiency is poor. In particular, when the size of the ion source is large, the electrode frame is also large, and therefore, the disassembly work requires a lot of time and labor.
本発明では引出し用電極のスリット状開口部を形成する電極棒を交換する際の作業効率を改善することを主たる目的とする。 The main object of the present invention is to improve the working efficiency when replacing the electrode rod forming the slit-like opening of the extraction electrode.
本発明の電極枠体は、荷電粒子ビーム引出し用の電極を構成する電極枠体であって、前記電極枠体は略中央部に荷電粒子ビームを通過させる開口部を備えているとともに、前記電極枠体を一方向からみたとき、前記開口部周りの一部に前記開口部を跨いで配置される電極棒の両端を支持する電極棒支持部が形成されていることを特徴としている。 The electrode frame of the present invention is an electrode frame that constitutes an electrode for extracting a charged particle beam, and the electrode frame has an opening that allows a charged particle beam to pass through in a substantially central part, and the electrode When the frame is viewed from one direction, an electrode rod support portion that supports both ends of the electrode rod disposed across the opening is formed in a part around the opening.
このような構成を採用すると、電極棒をその長さ方向と略直交する方向から電極枠体に簡単に取り付けることができる。また、電極枠体を分解する必要がないので、電極棒の交換に要する時間を大幅に短縮することができる。 If such a structure is employ | adopted, an electrode rod can be easily attached to an electrode frame from the direction substantially orthogonal to the length direction. In addition, since it is not necessary to disassemble the electrode frame, the time required to replace the electrode rod can be greatly shortened.
より具体的には、前記電極棒支持部は前記電極枠体の表面上に形成されており、当該表面より溝状に凹んでいる。 More specifically, the electrode rod support portion is formed on the surface of the electrode frame and is recessed in a groove shape from the surface.
また、前記電極棒支持部は前記開口部に連結していることが望ましい。 Moreover, it is desirable that the electrode rod support portion is connected to the opening.
そのうえ、前記電極棒支持部上方には蓋体が取り付けられることが望まれる。 In addition, it is desirable that a lid is attached above the electrode rod support.
一方で、荷電粒子ビーム発生装置としては上記の電極枠体から構成されるビーム引出し用電極を備えている。 On the other hand, the charged particle beam generator is provided with a beam extraction electrode composed of the electrode frame.
電極棒をその長さ方向と略直交する方向から電極枠体に取り付けることができるので、交換作業が簡便となる。また、電極棒の交換時に電極枠体を分解する必要がないので、電極棒の交換に要する時間を大幅に短縮することができる。 Since the electrode rod can be attached to the electrode frame from a direction substantially orthogonal to the length direction, the replacement work is simplified. Moreover, since it is not necessary to disassemble the electrode frame when exchanging the electrode rod, the time required for exchanging the electrode rod can be greatly shortened.
以下の実施形態において、各図に描かれているX、Y、Zの各軸は互いに直交している。 In the following embodiments, the X, Y, and Z axes depicted in the drawings are orthogonal to each other.
図1には本発明のスリット電極1の一例が描かれている。このスリット電極1は、主に開口部3を有する電極枠体2と開口部3内に配置された複数本の電極棒5(図中、ハッチングされている部材)とで構成されている。
FIG. 1 shows an example of the slit electrode 1 of the present invention. The slit electrode 1 is mainly composed of an
各電極棒5は、長手方向がX方向に沿うように電極枠体2に支持されているとともに、概ねY方向に沿って略等しい間隔を空けて並設されている。
The electrode rods 5 are supported by the
概ねY方向に沿って並設された各電極棒5の間やY方向の端部に位置する各電極棒5と電極枠体2との間には、スリット状開口部4が形成されている。なお、図1、後述する図7および図8では、図面の簡略化の為、電極棒5とスリット状開口部4の符号を一部にしか付記していない。
A slit-shaped opening 4 is formed between the electrode rods 5 arranged substantially along the Y direction or between the electrode rods 5 positioned at the ends in the Y direction and the
図1に示されるスリット電極1から電極棒5と蓋体6とを取り除いた時の様子が図2に描かれている。複数本の電極棒5は、電極枠体2の開口部3を挟んでX方向に沿って対向配置された図2に記載の電極棒支持部7に、その長手方向における両端部が支持されている。この電極棒支持部7は、一例として、電極枠体2の開口部3に隣接する端部を矩形状に切り欠くことで形成されている。
The state when the electrode rod 5 and the
図2に記載される電極棒支持部7の上面には、図1に記載の蓋体6がZ方向側より取り付けられる。蓋体6には図示されない貫通穴が形成されており、Z方向側より止めネジ8を蓋体6の貫通穴に挿通し、電極枠体2のネジ穴9に螺合することで、蓋体6の取り付けが行われる。
The
図1に記載の蓋体6は、電極棒5が並設された方向(おおよそ図中のY方向)に沿って複数に分割されているが、これらを分割せずに1つの蓋体6としても良い。1つの蓋体6の場合、蓋体6の取り付け作業が簡便となる。また、蓋体6には熱膨張が生じるので、熱膨張率が小さいモリブデンやタングステンのような高融点材料を蓋体6に使用することが望まれる。
The
蓋体6に熱膨張が発生した場合、1つの大きな蓋体6だと、熱膨張による蓋体6の伸びも大きくなる。一方で、蓋体6を分割しておくと、1つの大きな蓋体6に比べて蓋体6の熱膨張による伸びを許容できうる程度の小さなものにすることができる。また、蓋体6を分割して設けておくと、熱変形の大きい蓋体のみを交換することができるので、部材交換による費用を低額に抑えることが期待できる。
When thermal expansion occurs in the
図3は、図2の要部拡大図であり、電極棒5が電極棒支持部7に配置される時の様子が描かれている。X方向及びY方向において、電極棒5の寸法とX方向に配置された一対の電極棒支持部7間の寸法との関係は、R1X<LX<R2X、LY≦RYとなるように設定されている。Z方向においては、電極棒5は電極棒支持部7内に収まるように互いの寸法関係が設定されている。ただし、これに限られない。例えば、電極棒支持部7の上方を覆う蓋体6の一部にザグリを設けておき、ここに電極棒5の一部が収納されるように構成しておく場合、電極棒5は電極棒支持部7内に収まらなくても良い。
FIG. 3 is an enlarged view of a main part of FIG. 2, and shows a state in which the electrode rod 5 is disposed on the electrode
図3では、電極棒支持部7を電極枠体2に形成していた。その場合、電極棒支持部7を構成する特別な部材が必要ないので、その分の部材費用を安くすることが期待できる。
In FIG. 3, the electrode
しかしながら、電極棒支持部7が形成される近辺は、プラズマに曝されたり、イオンビームが衝突したりして比較的高温に加熱される。その為、電極棒支持部7が熱変形してしまう可能性がある。電極棒支持部7が熱変形した場合、図3の例では電極枠体2を交換しなければならない。イオン源の大きさにもよるが、電極枠体2は比較的大型な部材となる為、その分、部材費用が高い。
However, the vicinity where the electrode
図4は、図2の要部拡大図であり、電極棒支持部7上に蓋体6を配置した時の様子が描かれている。この図より理解できるように蓋体6を電極棒支持部7の上面に配置した場合、電極棒5の長手方向であるX方向において、電極棒支持部7に開放端部13が形成される。このような構成によって、電極棒5端部の電極棒支持部7からの抜け落ちが防止される。
FIG. 4 is an enlarged view of a main part of FIG. 2, and shows a state where the
本発明が適用される電極枠体2に形成される開口部3は長方形状である必要はなく、それ以外の形状であっても良い。例えば、円形状や楕円形状、多角形状のものであっても良く、開口部3に電極棒5を配置した際に、イオンビームを通過させるスリット状開口部4が形成されるものであれば、どのような形状であっても良い。
The
電極棒5の材質としては、高温に加熱されることから高融点材料(例えば、モリブデン、タングステン)が用いられることが考えられる。 As a material of the electrode rod 5, it is considered that a high melting point material (for example, molybdenum or tungsten) is used because it is heated to a high temperature.
上述した実施形態では、イオンビーム照射装置に用いられるイオン源のイオンビーム引出し用の電極に本発明の電極枠体が適用される例について述べてきたが、電子ビーム照射装置で用いられる電子源の電子ビーム引出し用の電極に本発明の電極枠体を適用させても良い。電子源においてもイオン源と同じく、電子ビームの引出し時に電極部が加熱される問題が生じるので、本発明の電極枠体を適用させることができる。 In the above-described embodiment, the example in which the electrode frame of the present invention is applied to the ion beam extraction electrode of the ion source used in the ion beam irradiation apparatus has been described, but the electron source used in the electron beam irradiation apparatus is The electrode frame of the present invention may be applied to an electrode for extracting an electron beam. In the electron source, as in the case of the ion source, there is a problem that the electrode portion is heated when the electron beam is drawn out. Therefore, the electrode frame of the present invention can be applied.
前述した以外に、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良および変更を行っても良いのはもちろんである。 In addition to the above, it goes without saying that various improvements and modifications may be made without departing from the scope of the present invention.
1・・・スリット電極
2・・・電極枠体
3・・・開口部
4・・・スリット状開口部
5・・・電極棒
6・・・蓋体
7・・・電極棒支持部
8・・・止めネジ
9・・・ネジ穴
13・・・開放端部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
Claims (5)
前記電極枠体は略中央部に荷電粒子ビームを通過させる開口部を備えているとともに、
前記電極枠体を一方向からみたとき、前記開口部周りの一部に前記開口部を跨いで配置される電極棒の両端部を支持する電極棒支持部が形成されていることを特徴とする電極枠体。 An electrode frame constituting an electrode for extracting a charged particle beam,
The electrode frame has an opening that allows a charged particle beam to pass through in a substantially central part,
When the electrode frame is viewed from one direction, an electrode rod support portion that supports both ends of the electrode rod disposed across the opening is formed in a part around the opening. Electrode frame.
A charged particle beam generator comprising an extraction electrode comprising the electrode frame according to claim 1.
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JP2021502688A (en) * | 2017-11-13 | 2021-01-28 | デントン・ヴァキューム・エルエルシー | Radiofrequency plasma ion source of linearized energy |
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