JP2021150115A - イオン生成装置およびイオン生成方法 - Google Patents
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Abstract
Description
Claims (19)
- イオンを引き出すためのプラズマを生成するプラズマ生成室と、
前記プラズマ生成室を区画する部材または前記プラズマ生成室内に露出する部材にレーザ光を照射して前記プラズマ生成室を加熱するように構成される加熱装置と、を備えることを特徴とするイオン生成装置。 - 前記加熱装置は、走査されたレーザ光を前記部材に照射するための走査光学系を含むことを特徴とする請求項1に記載のイオン生成装置。
- 前記加熱装置は、ビーム径が拡大または縮小されたレーザ光を前記部材に照射するための拡大縮小光学系を含むことを特徴とする請求項1または2に記載のイオン生成装置。
- 前記加熱装置は、トップハット型の面内強度分布を有するレーザ光を前記部材に照射するためのビーム整形光学系を含むことを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載のイオン生成装置。
- 前記加熱装置は、複数のレーザ光源を含み、前記複数のレーザ光源から出力される複数のレーザ光は、前記部材の互いに異なる箇所に照射されることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載のイオン生成装置。
- 前記加熱装置は、複数のレーザ光源を含み、前記複数のレーザ光源から出力される複数のレーザ光は、前記部材の同一箇所に重畳して照射されることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載のイオン生成装置。
- 前記プラズマ生成室は、真空チャンバの内部に配置されており、
前記加熱装置は、前記真空チャンバの外部に配置されるレーザ光源を含み、前記レーザ光源から出力されるレーザ光は、前記真空チャンバに設けられる真空窓を通じて、または、前記真空チャンバの外部から内部に向けて延びる光ファイバを通じて、前記部材に照射されることを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載のイオン生成装置。 - 前記部材は、前記プラズマ生成室を区画するアークチャンバを含み、
前記加熱装置は、前記アークチャンバに前記レーザ光を照射するよう構成されることを特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載のイオン生成装置。 - 前記加熱装置は、前記プラズマ生成室外に露出する前記アークチャンバの外面に前記レーザ光を照射するよう構成されることを特徴とする請求項8に記載のイオン生成装置。
- 前記プラズマ生成室外に設けられ、前記アークチャンバの前記外面からの熱輻射を前記アークチャンバに向けて反射するよう構成されるリフレクタをさらに備えることを特徴する請求項9に記載のイオン生成装置。
- 前記部材は、前記プラズマ生成室内に向けて熱電子を放出するカソードと、前記プラズマ生成室内において前記カソードと対向するリペラーと、を含み、
前記加熱装置は、前記カソードおよび前記リペラーの少なくとも一方にレーザ光を照射するよう構成されることを特徴とする請求項1から10のいずれか一項に記載のイオン生成装置。 - プラズマ生成室を区画する部材または前記プラズマ生成室内に露出する部材にレーザ光を照射して前記プラズマ生成室を加熱することと、
前記プラズマ生成室内で生成されるプラズマからイオンを引き出すことと、を備えることを特徴とするイオン生成方法。 - 前記レーザ光を照射して前記プラズマ生成室を加熱することにより、前記プラズマ生成室内のプラズマ密度を第1密度から前記第1密度よりも大きい第2密度に切り替えることを特徴とする請求項12に記載のイオン生成方法。
- 前記レーザ光を照射して前記プラズマ生成室を加熱することにより、前記プラズマ生成室の内壁に蓄積する物質を除去することを特徴とする請求項12または13に記載のイオン生成方法。
- 前記プラズマ生成室を加熱することは、前記プラズマ生成室内でプラズマが生成されない状態において前記レーザ光を照射することを含むことを特徴とする請求項12から14のいずれか一項に記載のイオン生成方法。
- 前記プラズマ生成室を加熱することは、前記プラズマ生成室内でプラズマが生成される状態において前記レーザ光を照射することを含むことを特徴とする請求項12から15のいずれか一項に記載のイオン生成方法。
- 前記レーザ光を照射して前記プラズマ生成室を加熱することにより、前記プラズマ生成室内でプラズマが生成されない状態から前記プラズマ生成室内でプラズマが生成される状態に切り替えることを特徴とする請求項12に記載のイオン生成方法。
- 前記プラズマ生成室内で生成されるプラズマの状態、前記プラズマ生成室の温度、および、前記イオンのイオン電流の少なくとも一つをモニタすることをさらに備え、
前記モニタの結果に基づいて、前記レーザ光の照射条件を時間経過に対して可変にすることを特徴とする請求項12から17のいずれか一項に記載のイオン生成方法。 - 前記プラズマ生成室内で生成されるプラズマ密度の増加に応じて、または、前記プラズマ生成室の温度の増加に応じて、前記レーザ光の出力を低下させることを特徴とする請求項18に記載のイオン生成方法。
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