JP2519709B2 - ホロ−カソ−ド型イオン源 - Google Patents
ホロ−カソ−ド型イオン源Info
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- JP2519709B2 JP2519709B2 JP62054110A JP5411087A JP2519709B2 JP 2519709 B2 JP2519709 B2 JP 2519709B2 JP 62054110 A JP62054110 A JP 62054110A JP 5411087 A JP5411087 A JP 5411087A JP 2519709 B2 JP2519709 B2 JP 2519709B2
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- cathode
- electrode
- anode electrode
- ion source
- cathode electrode
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、イオン注入装置用ホローカソード型イオン
源に関するものである。このイオン源はまたイオン注入
用以外に分析用イオン源としても使用されるものであ
る。
源に関するものである。このイオン源はまたイオン注入
用以外に分析用イオン源としても使用されるものであ
る。
［従来の技術］ ホローカソード型イオン源としては、大部分をカソー
ド電極とし、前記カソード電極に電気絶縁部材を介して
アノード電極を取付けた筒状放電室を有し、前記筒状放
電室に放電維持用ガスの導入口を設け、前記筒状放電室
のカソード電極部分にイオン引出し用開口を設け、前記
カソード電極部分を冷却するための冷却装置を設け、冷
陰極放電形態で作動するようにしたことを特徴とするホ
ローカソード型イオン源が出願者等によって提案され
た。
ド電極とし、前記カソード電極に電気絶縁部材を介して
アノード電極を取付けた筒状放電室を有し、前記筒状放
電室に放電維持用ガスの導入口を設け、前記筒状放電室
のカソード電極部分にイオン引出し用開口を設け、前記
カソード電極部分を冷却するための冷却装置を設け、冷
陰極放電形態で作動するようにしたことを特徴とするホ
ローカソード型イオン源が出願者等によって提案され
た。
この従来のホローカソード型イオン源は、第３図に示
すように、円筒状のカソード電極21の上に電気絶縁部材
27を介してアノード電極22を取付け、またカソード電極
21の側面にはイオン引出し用開口24、およびこの開口の
後方のガス（または金属蒸気）導入口25が設けられてい
る。カソード電極21の外周にはこれの支持を兼ねた熱シ
ールド28が設けられ、冷陰極放電形態で作動するように
熱シールドを純水にて冷却するための冷却手段29,30,31
が配備されている。
すように、円筒状のカソード電極21の上に電気絶縁部材
27を介してアノード電極22を取付け、またカソード電極
21の側面にはイオン引出し用開口24、およびこの開口の
後方のガス（または金属蒸気）導入口25が設けられてい
る。カソード電極21の外周にはこれの支持を兼ねた熱シ
ールド28が設けられ、冷陰極放電形態で作動するように
熱シールドを純水にて冷却するための冷却手段29,30,31
が配備されている。
このホローカソード型イオン源において、ガス導入口
25より導入された試料ガス（または金属蒸気）は、アノ
ード電極22とカソード電極21との間の放電によって電離
され、必要なイオンを生成する。生成されたイオンは、
イオン引出し用開口24からカソード電極21の円筒軸線に
垂直な方向に引出される。この種の冷却式のホローカソ
ード型イオン源は、熱シールド28を純水等の冷却液を冷
却手段に流すことによってカソード電極21のスパッタを
促進するものである。
25より導入された試料ガス（または金属蒸気）は、アノ
ード電極22とカソード電極21との間の放電によって電離
され、必要なイオンを生成する。生成されたイオンは、
イオン引出し用開口24からカソード電極21の円筒軸線に
垂直な方向に引出される。この種の冷却式のホローカソ
ード型イオン源は、熱シールド28を純水等の冷却液を冷
却手段に流すことによってカソード電極21のスパッタを
促進するものである。
［発明が解決しようとする問題点］ ところが、従来のホローカソード型イオン源は、イオ
ン引出し用開口24をカソード電極21の側面に設けている
ため、円形のイオンビームを得ようとする場合、あまり
大きなビーム径を得ることができないものであった。そ
の上、このイオン源は、イオンをカソード電極21から引
出しているが、カソード近傍で加速されて、不揃いのエ
ネルギをもったイオンビームがカソード電極に設けた引
出し用開口24から自然に飛出してくるために、イオンビ
ームを分析用に使用する場合問題が生じるものであっ
た。
ン引出し用開口24をカソード電極21の側面に設けている
ため、円形のイオンビームを得ようとする場合、あまり
大きなビーム径を得ることができないものであった。そ
の上、このイオン源は、イオンをカソード電極21から引
出しているが、カソード近傍で加速されて、不揃いのエ
ネルギをもったイオンビームがカソード電極に設けた引
出し用開口24から自然に飛出してくるために、イオンビ
ームを分析用に使用する場合問題が生じるものであっ
た。
本発明は、上述したような従来技術の問題点を解決
し、より効率の良い、エネルギの揃った円形のイオンビ
ームを得ることの可能なイオン源を提供することを目的
とする。
し、より効率の良い、エネルギの揃った円形のイオンビ
ームを得ることの可能なイオン源を提供することを目的
とする。
［問題点を解決するための手段］ 本発明のイオン源は、円筒状カソード電極の上部アノ
ード電極にイオン引出し孔を設けて、イオン源内部で生
成されたイオンを円筒状カソード電極の軸線方向に引出
すようにしたものである。
ード電極にイオン引出し孔を設けて、イオン源内部で生
成されたイオンを円筒状カソード電極の軸線方向に引出
すようにしたものである。
このため本発明によるホローカソード型イオン源は、
円筒状カソード電極の上部アノード電極にイオン引出し
孔を、また下部アノード電極に試料ガス及び金属蒸気導
入用の孔を設け、前記下部アノード電極から導入された
ガス又は金属蒸気をアノード電極とカソード電極との間
の放電によって電離させ、生成されたイオンを前記上部
アノード電極に設けたイオン引出し孔から前記カソード
電極の円筒の軸線方向に引出すことを特徴とする。
円筒状カソード電極の上部アノード電極にイオン引出し
孔を、また下部アノード電極に試料ガス及び金属蒸気導
入用の孔を設け、前記下部アノード電極から導入された
ガス又は金属蒸気をアノード電極とカソード電極との間
の放電によって電離させ、生成されたイオンを前記上部
アノード電極に設けたイオン引出し孔から前記カソード
電極の円筒の軸線方向に引出すことを特徴とする。
［作用］ 本発明のイオン源は、円筒状カソード電極の上部アノ
ード電極にイオン引出し孔を設けたために、孔の大きさ
を円筒状カソード電極の内径の大きさまで無段階に選択
することが出来、また単一の孔とするだけでなくマルチ
アパーチャとすることも出来る。
ード電極にイオン引出し孔を設けたために、孔の大きさ
を円筒状カソード電極の内径の大きさまで無段階に選択
することが出来、また単一の孔とするだけでなくマルチ
アパーチャとすることも出来る。
更に、従来のホローカソード型イオン源がカソード電
極からのイオン引出しであったのに対して、このイオン
源では、アノード電極からのイオン引出しとしたため、
引出されたイオンビームはエネルギの揃ったビームとな
る。
極からのイオン引出しであったのに対して、このイオン
源では、アノード電極からのイオン引出しとしたため、
引出されたイオンビームはエネルギの揃ったビームとな
る。
［実施例］ 以下本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。
る。
第１図は、本発明のホローカソード型イオン源の原理
を示す原型図であり、円筒状カソード電極１の上部と下
部にはそれぞれインシュレータ９を介して上部アノード
電極２と下部アノード電極３が取付けられる。上部アノ
ード電極２のほぼ中央には、イオン引出し孔４が設けら
れ、また下部アノード電極３には金属蒸気導入孔５およ
び試料ガス導入孔６が設けられる。円筒状カソード電極
１の外周には、これを支持する同じく円筒状の熱シール
ド７が取付けられる。コールドタイプは、第１図に点線
で示すように、熱シールド７の周囲に純水等の冷却液を
流す冷却液導入パイプ８をめぐらし、熱シールド７およ
びカソード電極１を冷却するよう構成し得る。
を示す原型図であり、円筒状カソード電極１の上部と下
部にはそれぞれインシュレータ９を介して上部アノード
電極２と下部アノード電極３が取付けられる。上部アノ
ード電極２のほぼ中央には、イオン引出し孔４が設けら
れ、また下部アノード電極３には金属蒸気導入孔５およ
び試料ガス導入孔６が設けられる。円筒状カソード電極
１の外周には、これを支持する同じく円筒状の熱シール
ド７が取付けられる。コールドタイプは、第１図に点線
で示すように、熱シールド７の周囲に純水等の冷却液を
流す冷却液導入パイプ８をめぐらし、熱シールド７およ
びカソード電極１を冷却するよう構成し得る。
金属蒸気導入孔５から導入された金属蒸気又は、試料
ガス導入孔６から導入されたガスは、上部と下部のアノ
ード電極２と３およびカソード電極１との間の放電によ
って電離される。こうして生成されたイオンは、上部ア
ノード電極２に設けたイオン引出し孔４は引出される。
ガス導入孔６から導入されたガスは、上部と下部のアノ
ード電極２と３およびカソード電極１との間の放電によ
って電離される。こうして生成されたイオンは、上部ア
ノード電極２に設けたイオン引出し孔４は引出される。
このイオン源においては、イオン引出し孔４を上部ア
ノード電極２に設けて、イオンをこの引出し孔から円筒
状カソード電極の軸線方向に引出すようにしたために、
この孔の直径を最大で円筒状カソード電極１の内径の寸
法まで無段階の選択出来、しかも引出されたイオンビー
ムはエネルギの揃ったビームとなる。
ノード電極２に設けて、イオンをこの引出し孔から円筒
状カソード電極の軸線方向に引出すようにしたために、
この孔の直径を最大で円筒状カソード電極１の内径の寸
法まで無段階の選択出来、しかも引出されたイオンビー
ムはエネルギの揃ったビームとなる。
第２図に示す本発明によるホローカソード型イオン源
は、中空円筒状カソード電極11を備え、その外周には同
じく中空円筒状のカソードシールド12が取付けられる。
このシールド12は、カソード電極11の上端部と係合する
屈曲部12aとカソード電極の下端部とほぼ同一平面内に
位置されるフランジ12bとを有している。カソード電極1
1とカソードシールド12は、カソードサポート13上に支
持される。
は、中空円筒状カソード電極11を備え、その外周には同
じく中空円筒状のカソードシールド12が取付けられる。
このシールド12は、カソード電極11の上端部と係合する
屈曲部12aとカソード電極の下端部とほぼ同一平面内に
位置されるフランジ12bとを有している。カソード電極1
1とカソードシールド12は、カソードサポート13上に支
持される。
カソードシールド12よりも大きな直径を有する上部ア
ノード電極14は、中空円筒状の帽状体であり、その天井
中央にはイオン引出し孔17が設けられ、また下方部には
フランジ14aを有している。上部アノード電極14は、環
状のインシュレータ16を介してカソードサポートのフラ
ンジ12b上に支持される。
ノード電極14は、中空円筒状の帽状体であり、その天井
中央にはイオン引出し孔17が設けられ、また下方部には
フランジ14aを有している。上部アノード電極14は、環
状のインシュレータ16を介してカソードサポートのフラ
ンジ12b上に支持される。
円盤状の下部アノード電極15は、上面に環状の突起15
aを有し、また中央に金属蒸気導入孔18および中央から
僅かに離れた位置に試料ガス導入孔19が設けられる。こ
のアノード電極15は、環状のインシュレータ16によりカ
ソードサポート13を介してカソード電極11、カソードシ
ールド12および上部アノード電極14を支持している。
aを有し、また中央に金属蒸気導入孔18および中央から
僅かに離れた位置に試料ガス導入孔19が設けられる。こ
のアノード電極15は、環状のインシュレータ16によりカ
ソードサポート13を介してカソード電極11、カソードシ
ールド12および上部アノード電極14を支持している。
コールドタイプは、第２図に点線で示すように、上部
アノード電極14の周囲に純水等の冷却液を流す冷却液導
入パイプ20をめぐらし、上部アノード電極を冷却するよ
う構成し得る。カソード電極11は熱副射により冷却され
る。
アノード電極14の周囲に純水等の冷却液を流す冷却液導
入パイプ20をめぐらし、上部アノード電極を冷却するよ
う構成し得る。カソード電極11は熱副射により冷却され
る。
このような構成のホローカソード型イオン源におい
て、下部アノード電極15に設けた試料ガス導入孔19（又
は金属蒸気導入孔18）によりイオン源内部に導入された
ガス（又は金属蒸気）は、アノード電極14,15とカソー
ド電極11、カソードシールド12、カソードサポート13と
の間の放電により電離されてイオンを生成する。生成さ
れたイオンは、上部アノード電極14に設けたイオン引出
し孔17からカソードの円筒軸線方向に引出される。
て、下部アノード電極15に設けた試料ガス導入孔19（又
は金属蒸気導入孔18）によりイオン源内部に導入された
ガス（又は金属蒸気）は、アノード電極14,15とカソー
ド電極11、カソードシールド12、カソードサポート13と
の間の放電により電離されてイオンを生成する。生成さ
れたイオンは、上部アノード電極14に設けたイオン引出
し孔17からカソードの円筒軸線方向に引出される。
コールドタイプとして使用する場合は、上部アノード
電極14の周囲に巻いた冷却液導入パイプ20に純水等に冷
却液を流して、上部アノード電極を冷却する。このと
き、カソード電極11およびカソードシールド12を、必要
なイオン種を含む金属、例えばMo、Ｗ、Ni等の金属で作
っておくと、スパッタ作用によりイオン源内部に金属の
原子が放出され、アノード電極14,15とカソード電極1
1、カソードシールド12、カソードサポート13との間の
放電により電離されてイオン化される。
電極14の周囲に巻いた冷却液導入パイプ20に純水等に冷
却液を流して、上部アノード電極を冷却する。このと
き、カソード電極11およびカソードシールド12を、必要
なイオン種を含む金属、例えばMo、Ｗ、Ni等の金属で作
っておくと、スパッタ作用によりイオン源内部に金属の
原子が放出され、アノード電極14,15とカソード電極1
1、カソードシールド12、カソードサポート13との間の
放電により電離されてイオン化される。
［発明の効果］ 本発明は、中空円筒状カソード電極の上部アノード電
極にイオン引出し孔を設けたことにより、イオンビーム
径がカソード内径の大きさまで無段階に選べ、また単一
のイオン引出し孔を設ける他にマルチアパーチャ方式で
も可能である。
極にイオン引出し孔を設けたことにより、イオンビーム
径がカソード内径の大きさまで無段階に選べ、また単一
のイオン引出し孔を設ける他にマルチアパーチャ方式で
も可能である。
更に、イオン引出しがアノード電極から行われるため
に、エンルギの揃ったビームが得られ、分析用イオンビ
ーム生成用としてのみならず、多種の装置のイオン源と
して使用することが出来る。
に、エンルギの揃ったビームが得られ、分析用イオンビ
ーム生成用としてのみならず、多種の装置のイオン源と
して使用することが出来る。
第１図は、本発明のホローカソード型イオン源の原理を
示す縦断面図、第２図は、本発明の一実施例を示す縦断
面図、および第３図は、従来のホローカソード型イオン
源を示す部分破断斜視図である。 １……カソード電極、２……上部アノード電極、３……
下部アノード電極、４……イオン引出し孔、５……金属
蒸気導入孔、６……ガス導入孔、７……熱シールド、８
……冷却液導入パイプ、９……インシュレータ、11……
カソード電極、12……カソードシールド、13……カソー
ドサポート、14……上部アノード電極、15……下部アノ
ード電極、16……インシュレータ、17……イオン引出し
孔、18……金属蒸気導入孔、19……ガス導入孔、20……
冷却液導入パイプ、21……カソード電極、22……アノー
ド電極、24……イオン引出しスリット、25……ガス（又
は金属蒸気）導入孔、27……絶縁用インシュレータ、28
……熱シールド
示す縦断面図、第２図は、本発明の一実施例を示す縦断
面図、および第３図は、従来のホローカソード型イオン
源を示す部分破断斜視図である。 １……カソード電極、２……上部アノード電極、３……
下部アノード電極、４……イオン引出し孔、５……金属
蒸気導入孔、６……ガス導入孔、７……熱シールド、８
……冷却液導入パイプ、９……インシュレータ、11……
カソード電極、12……カソードシールド、13……カソー
ドサポート、14……上部アノード電極、15……下部アノ
ード電極、16……インシュレータ、17……イオン引出し
孔、18……金属蒸気導入孔、19……ガス導入孔、20……
冷却液導入パイプ、21……カソード電極、22……アノー
ド電極、24……イオン引出しスリット、25……ガス（又
は金属蒸気）導入孔、27……絶縁用インシュレータ、28
……熱シールド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 利根川 昭 神奈川県秦野市北矢名1325−７ 第１コ ーポいずみ205号 (56)参考文献 特開 昭59−96263（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−261201（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】円筒状カソード電極の上部アノード電極に
イオン引出し孔を、また下部アノード電極に試料ガス及
び金属蒸気導入用の孔を設け、前記下部アノード電極か
ら導入されたガス又は金属蒸気をアノード電極とカソー
ド電極との間の放電によって電離され、生成されたイオ
ンを前記上部アノード電極に設けたイオン引出し孔から
前記カソード電極の円筒の軸線方向に引出すことを特徴
とするホローカソード型イオン源。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62054110A JP2519709B2 (ja) | 1987-03-11 | 1987-03-11 | ホロ−カソ−ド型イオン源 |
| US07/164,803 US4894546A (en) | 1987-03-11 | 1988-03-07 | Hollow cathode ion sources |
| EP88850086A EP0282467B1 (en) | 1987-03-11 | 1988-03-10 | Hollow cathode ion sources |
| DE88850086T DE3881418T2 (de) | 1987-03-11 | 1988-03-10 | Hohlkathoden-ionenquellen. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62054110A JP2519709B2 (ja) | 1987-03-11 | 1987-03-11 | ホロ−カソ−ド型イオン源 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0192360A JPH0192360A (ja) | 1989-04-11 |
| JP2519709B2 true JP2519709B2 (ja) | 1996-07-31 |
Family
ID=12961458
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62054110A Expired - Lifetime JP2519709B2 (ja) | 1987-03-11 | 1987-03-11 | ホロ−カソ−ド型イオン源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2519709B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014086137A (ja) * | 2012-10-19 | 2014-05-12 | Ran Technical Service Kk | コールドカソード型イオン源 |
| RU172049U1 (ru) * | 2016-06-24 | 2017-06-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский политехнический университет" | Катод для ионной имплантации поверхности деталей из конструкционных материалов |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0762981B2 (ja) * | 1986-05-30 | 1995-07-05 | 日本真空技術株式会社 | イオン源 |
-
1987
- 1987-03-11 JP JP62054110A patent/JP2519709B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0192360A (ja) | 1989-04-11 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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