JP2021503691A - 多重パルスプラズマを用いた負イオン供給システム及び方法 - Google Patents
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Abstract
Description
Claims (17)
- 電気的負性ガスにパルス電力を供給してプラズマを生成する複数のプラズマ発生部と、
前記複数のプラズマ発生部にそれぞれ連結され、前記プラズマを受け取る負イオン供給部と、
前記複数のプラズマ発生部にそれぞれ連結され、該各プラズマ発生部に供給される前記パルス電力の特性をそれぞれ制御し、前記複数のプラズマ発生部のいずれか1つがアクティブグロー(active-glow)状態になると、他のプラズマ発生部がアフターグロー(after-glow)状態になるように、前記パルス電力の位相差を制御する制御部と、を含み、
前記複数のプラズマ発生部は、前記パルス電力の位相差によって交互にプラズマを生成し、前記アクティブグロー状態のいずれか1つのプラズマ発生部から前記負イオン供給部に供給される負イオンの供給量が減少すると、前記アフターグロー状態の他のプラズマ発生部から前記負イオン供給部に負イオンを供給することにより、前記減少した負イオンの供給量を補償することを特徴とする多重パルスプラズマを用いた負イオン供給システム。 - 前記複数のプラズマ発生部は、前記アクティブグロー状態のいずれか1つのプラズマ発生部が生成した負イオン前駆体及び電子を前記負イオン供給部に供給する際に、前記アフターグロー状態の他のプラズマ発生部が生成した負イオンを前記負イオン供給部に供給することを特徴とする請求項1に記載の多重パルスプラズマを用いた負イオン供給システム。
- 前記制御部は、
前記複数のプラズマ発生部にそれぞれ連結され、前記プラズマ発生部が前記アクティブグロー状態又は前記アフターグロー状態になるように、前記パルス電力の特性を制御する複数のパルス電源制御部と、
前記パルス電源制御部に連結され、前記アクティブグロー状態のいずれか1つのプラズマ発生部においてアクティブグロー状態が終了してから前記アフターグロー状態の他のプラズマ発生部においてアクティブグロー状態が開始する時点を遅延させるように、前記複数のパルス電源制御部間の前記パルス電力の位相差を制御するシステム制御部と、を含むことを特徴とする請求項1に記載の多重パルスプラズマを用いた負イオン供給システム。 - 前記プラズマ発生部と前記負イオン供給部との間に設けられる磁気フィルタをさらに含み、
前記磁気フィルタは、前記プラズマ発生部のアクティブグロー状態で生成された電子のうち高エネルギー電子が前記負イオン供給部に移動することを制限することを特徴とする請求項1に記載の多重パルスプラズマを用いた負イオン供給システム。 - 前記磁気フィルタは、永久磁石から構成されることを特徴とする請求項4に記載の多重パルスプラズマを用いた負イオン供給システム。
- 前記磁気フィルタは、電磁石から構成され、
前記電磁石は、前記プラズマ発生部の動作状態に応じて磁場を形成することを特徴とする請求項4に記載の多重パルスプラズマを用いた負イオン供給システム。 - 前記電磁石は、前記パルス電力の位相差に連動して前記プラズマ発生部のアクティブグロー状態で磁場を形成することを特徴とする請求項6に記載の多重パルスプラズマを用いた負イオン供給システム。
- 前記プラズマ発生部と前記負イオン供給部との間に設けられるプラズマ粒子フィルタをさらに含み、
前記プラズマ粒子フィルタは、前記プラズマ発生部で生成された粒子を極性によって選択的に前記負イオン供給部に輸送することを特徴とする請求項1に記載の多重パルスプラズマを用いた負イオン供給システム。 - 前記プラズマ粒子フィルタは、電場を印加できる電極及びグリッドのいずれかからなることを特徴とする請求項8に記載の多重パルスプラズマを用いた負イオン供給システム。
- 前記プラズマ発生部に連結され、前記電気的負性ガスを供給するガス供給部をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の多重パルスプラズマを用いた負イオン供給システム。
- 前記ガス供給部は、前記プラズマ発生部に供給されるガスの供給量を経時的に制御するガス供給制御装置を含むことを特徴とする請求項10に記載の多重パルスプラズマを用いた負イオン供給システム。
- 前記負イオン供給部に連結され、前記負イオンを引き出すビーム引出部をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の多重パルスプラズマを用いた負イオン供給システム。
- 複数のプラズマ発生部にパルス電力を供給してプラズマを生成し、前記プラズマを負イオン供給部に供給する負イオンの生成及び供給ステップと、
前記複数のプラズマ発生部にそれぞれ供給されるパルス電力の位相差を制御して、前記複数のプラズマ発生部を交互に動作させ、前記負イオン供給部に負イオンを供給する負イオンの供給ステップと、
前記負イオン供給部から前記負イオンを引き出す負イオンの引き出しステップと、を含むことを特徴とする多重パルスプラズマを用いた負イオン供給方法。 - 前記負イオンの生成及び供給ステップは、
前記プラズマ発生部に前記パルス電力が供給されると、負イオン、負イオン前駆体及び電子を含むプラズマが生成されるステップと、
前記負イオン前駆体及び前記電子が前記負イオン供給部に供給されるステップと、
前記負イオン供給部で前記負イオン前駆体が前記電子と反応して第1負イオンが生成されるステップと、
前記プラズマ発生部への前記パルス電力の供給が中断されると、前記パルス電力の供給が中断される前に生成されたプラズマから第2負イオンが生成されるステップと、
前記第2負イオンが前記負イオン供給部に供給されるステップと、を含むことを特徴とする請求項13に記載の多重パルスプラズマを用いた負イオン供給方法。 - 前記負イオン前駆体及び前記電子が前記負イオン供給部に供給されるステップは、
前記電子のうち高エネルギー電子が前記負イオン供給部に移動することが制限されるように、前記負イオン供給部と前記プラズマ発生部との間に設けられた磁気フィルタにより磁場を発生させるステップを含むことを特徴とする請求項14に記載の多重パルスプラズマを用いた負イオン供給方法。 - 前記負イオンの供給ステップは、
前記複数のプラズマ発生部に時間差をおいてパルス電力が供給されるように、前記複数のプラズマ発生部に供給されるパルス電力の位相差を制御するステップと、
前記パルス電力が供給されていずれか1つの前記プラズマ発生部がアクティブグロー状態になると、他の前記プラズマ発生部がアフターグロー状態になり、前記複数のプラズマ発生部のそれぞれが前記位相差によって前記アクティブグロー状態と前記アフターグロー状態とに交互に切り替えられるステップと、を含むことを特徴とする請求項13に記載の多重パルスプラズマを用いた負イオン供給方法。 - 前記負イオンの引き出しステップは、
前記負イオン供給部に連結されたビーム引出部の極性を設定するステップと、
前記ビーム引出部の極性が正極であれば、前記負イオン供給部から負イオンを引き出し、前記ビーム引出部の極性が負極であれば、前記負イオン供給部から正イオンを引き出すステップと、を含むことを特徴とする請求項13に記載の多重パルスプラズマを用いた負イオン供給方法。
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