JP2814084B2 - デュオピガトロンイオン源 - Google Patents
デュオピガトロンイオン源Info
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- JP2814084B2 JP2814084B2 JP15503188A JP15503188A JP2814084B2 JP 2814084 B2 JP2814084 B2 JP 2814084B2 JP 15503188 A JP15503188 A JP 15503188A JP 15503188 A JP15503188 A JP 15503188A JP 2814084 B2 JP2814084 B2 JP 2814084B2
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- Japan
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- cathode
- orifice
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- 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、主としてHe++等の多価イオンを得るに適し
たデュオピガトロン（DuoPIGatron）イオン源に関す
る。
たデュオピガトロン（DuoPIGatron）イオン源に関す
る。
（従来の技術） 従来のイオン源として、例えば第１図示のようなHeそ
の他の放電ガスの導入口ａを備えた真空のイオン発生室
ｂ内にフィラメントからなるカソードｃを設け、該カソ
ードｃに対向してオリフィスｄを有するアノードｅを設
けると共に該カソードｃとアノードｅの中間に該オリフ
ィスｄと同軸の細孔ｆを備えた中間電極ｇを設け、更に
該細孔ｆの軸線方向の磁界を形成する磁石ｈを設けるよ
うにしたものが知られている。これに於いて、該中間電
極ｇは、アノードｅよりも低い電位とされ、該アノード
ｅへ軟鉄の磁路を介して接続し、オリフィスｄの軸線方
向の強い磁界を中間電極ｇとアノードｅとの間に作り、
カソードｃとアノードｅの間で生ずるプラズマを該中間
電極ｇの電位と該磁界とにより閉じ込め、該アノードｅ
の外方に設けた引出し電極ｉによりイオンを引き出す。
の他の放電ガスの導入口ａを備えた真空のイオン発生室
ｂ内にフィラメントからなるカソードｃを設け、該カソ
ードｃに対向してオリフィスｄを有するアノードｅを設
けると共に該カソードｃとアノードｅの中間に該オリフ
ィスｄと同軸の細孔ｆを備えた中間電極ｇを設け、更に
該細孔ｆの軸線方向の磁界を形成する磁石ｈを設けるよ
うにしたものが知られている。これに於いて、該中間電
極ｇは、アノードｅよりも低い電位とされ、該アノード
ｅへ軟鉄の磁路を介して接続し、オリフィスｄの軸線方
向の強い磁界を中間電極ｇとアノードｅとの間に作り、
カソードｃとアノードｅの間で生ずるプラズマを該中間
電極ｇの電位と該磁界とにより閉じ込め、該アノードｅ
の外方に設けた引出し電極ｉによりイオンを引き出す。
（発明が解決しようとする課題） 前記従来のイオン源は比較的小型、コンパクトである
が、これにより例えばHe++のようなイオン化ポテンシャ
ルが54eVと高い多価イオンを多く発生させることは難し
い。多価イオンを多く得るには放電電圧を大きくしなけ
ればならずこれに伴って絶縁部材等が大型化するのでイ
オン源が大型になる不都合がある。
が、これにより例えばHe++のようなイオン化ポテンシャ
ルが54eVと高い多価イオンを多く発生させることは難し
い。多価イオンを多く得るには放電電圧を大きくしなけ
ればならずこれに伴って絶縁部材等が大型化するのでイ
オン源が大型になる不都合がある。
本発明は、多価イオンを多量に得られる小型、コンパ
クトなイオン源を提供することを目的とするものであ
る。
クトなイオン源を提供することを目的とするものであ
る。
（課題を解決するための手段） 本発明では、Heその他の放電ガスが導入される真空の
イオン発生室内にカソードを設け、該カソードに対向し
てオリフィスを有するアノードを設けると共に該アノー
ドとカソードの中間に該オリフィスと同軸の細孔を備え
た中間電極を設け、更に該オリフィスの軸線方向の磁界
を形成する磁石を設けて該イオン発生室に発生するイオ
ンを該オリフィスを介して室外へと引出すようにしたも
のに於いて、該アノードの中間電極と反対側に前記磁石
の磁力線を吸収する反射電極を設け、該中間電極の細孔
をアノード付近からカソード方向へのプラズマの拡散を
遮るように細長く形成し、該イオン発生室内でプラズマ
発生後に該中間電極をフロート電位とすることにより、
前記課題を解決するようにした。
イオン発生室内にカソードを設け、該カソードに対向し
てオリフィスを有するアノードを設けると共に該アノー
ドとカソードの中間に該オリフィスと同軸の細孔を備え
た中間電極を設け、更に該オリフィスの軸線方向の磁界
を形成する磁石を設けて該イオン発生室に発生するイオ
ンを該オリフィスを介して室外へと引出すようにしたも
のに於いて、該アノードの中間電極と反対側に前記磁石
の磁力線を吸収する反射電極を設け、該中間電極の細孔
をアノード付近からカソード方向へのプラズマの拡散を
遮るように細長く形成し、該イオン発生室内でプラズマ
発生後に該中間電極をフロート電位とすることにより、
前記課題を解決するようにした。
（作 用） 真空のイオン発生室内に例えばHeガスを導入して10-2
Torr程度の圧力とし、アノードのオリフィスの軸線に沿
って強い磁界例えば102〜２×102ガウス程度の磁界を磁
石により与え、カソードを基準として、アノードに70
V、5A、中間電極に20V、0.025A、引出し電極に20KVの電
圧を与えて放電を行なう。この場合、該カソードとアノ
ード間の放電電圧は、通常のデュオプラズマトロンイオ
ン源よりも多少高い程度であり、これだけでは多量の多
価イオンの発生は得られないが、中間電極の細孔を細く
長いものに形成すると共にアノードの中間電極と反対側
に磁石の磁力線を吸収する反射電極を設けるようにし、
更に該カソードとアノード間での放電が点火したのち該
中間電極への通電を断ってフロート状態とすることによ
って多量の多価イオンが得られる。これを更に説明する
と、カソードとアノード間の放電によって生ずるプラズ
マは、その中間に細く長い細孔が介在するため、該細孔
の軸線方向に拡散移動し難く、しかも中間電極がフロー
ト状態になると、該中間電極に電子が帯電してカソード
よりも電位の低い負電位になり、該細孔内ではその負電
位によってプラズマが絞られるためより一層その拡散が
防止され、該磁石により前記軸線方向に発生する磁力線
はアノードの前方の反射電極によって吸収されるのでア
ノード付近の磁束密度が高められ、これによって該アノ
ード付近のプラズマ密度、プラズマ温度が高まり、Heガ
スは高いエネルギにより電離されて多量のHe++イオンが
発生する。該He++イオンは前方の引出し電極の電位によ
りビーム状に引き出され、例えばラザフォード後方散乱
を利用した表面分析装置に供される。
Torr程度の圧力とし、アノードのオリフィスの軸線に沿
って強い磁界例えば102〜２×102ガウス程度の磁界を磁
石により与え、カソードを基準として、アノードに70
V、5A、中間電極に20V、0.025A、引出し電極に20KVの電
圧を与えて放電を行なう。この場合、該カソードとアノ
ード間の放電電圧は、通常のデュオプラズマトロンイオ
ン源よりも多少高い程度であり、これだけでは多量の多
価イオンの発生は得られないが、中間電極の細孔を細く
長いものに形成すると共にアノードの中間電極と反対側
に磁石の磁力線を吸収する反射電極を設けるようにし、
更に該カソードとアノード間での放電が点火したのち該
中間電極への通電を断ってフロート状態とすることによ
って多量の多価イオンが得られる。これを更に説明する
と、カソードとアノード間の放電によって生ずるプラズ
マは、その中間に細く長い細孔が介在するため、該細孔
の軸線方向に拡散移動し難く、しかも中間電極がフロー
ト状態になると、該中間電極に電子が帯電してカソード
よりも電位の低い負電位になり、該細孔内ではその負電
位によってプラズマが絞られるためより一層その拡散が
防止され、該磁石により前記軸線方向に発生する磁力線
はアノードの前方の反射電極によって吸収されるのでア
ノード付近の磁束密度が高められ、これによって該アノ
ード付近のプラズマ密度、プラズマ温度が高まり、Heガ
スは高いエネルギにより電離されて多量のHe++イオンが
発生する。該He++イオンは前方の引出し電極の電位によ
りビーム状に引き出され、例えばラザフォード後方散乱
を利用した表面分析装置に供される。
（実施例） 本発明の実施例を第２図につき説明すると、同図に於
いて符号（１）はHeその他の放電ガスが導入口（２）を
介して導入される真空のイオン発生室、（３）は該イオ
ン発生室（１）内に設けたフィラメントからなるカソー
ド、（４）は該カソード（３）に対向して設けたアノー
ドを示し、該アノード（４）にはオリフィス（５）が形
成される。（６）は該カソード（３）とアノード（４）
の中間に設けられた中間電極で、該中間電極（６）には
オリフィス（５）の軸線と同軸に穴径ａが細く絞られ長
さｌの長い細孔（７）が形成される。（８）は該オリフ
ィス（５）の軸線方向の磁界を発生する磁石、（９）は
該アノード（４）の中間電極（６）の反対側に設けられ
た反射電極、（10）は引出し電極で、反射電極（９）及
び引出し電極（10）に前記オリフィス（５）の軸線と合
致したイオン引出口（11）（12）が夫々形成される。
いて符号（１）はHeその他の放電ガスが導入口（２）を
介して導入される真空のイオン発生室、（３）は該イオ
ン発生室（１）内に設けたフィラメントからなるカソー
ド、（４）は該カソード（３）に対向して設けたアノー
ドを示し、該アノード（４）にはオリフィス（５）が形
成される。（６）は該カソード（３）とアノード（４）
の中間に設けられた中間電極で、該中間電極（６）には
オリフィス（５）の軸線と同軸に穴径ａが細く絞られ長
さｌの長い細孔（７）が形成される。（８）は該オリフ
ィス（５）の軸線方向の磁界を発生する磁石、（９）は
該アノード（４）の中間電極（６）の反対側に設けられ
た反射電極、（10）は引出し電極で、反射電極（９）及
び引出し電極（10）に前記オリフィス（５）の軸線と合
致したイオン引出口（11）（12）が夫々形成される。
その作動をHe++イオンのビームを発生させる場合につ
き説明すると、イオン発生室（１）内を真空に排気し、
その内部へ導入口（２）からHeガスを導入して10-2Torr
としたのちカソード（３）を基準として、アノード
（４）に80〜200V、１〜5A、反射電極（９）に〜0V、引
出し電極（11）に25KVの電圧を与え、磁石（８）により
オリフィス（５）の軸線上で100〜200ガウスとなる磁界
を与える。そしてカソード（３）とアノード（４）の間
で放電が点火すると中間電極（６）への通電を止めフロ
ート状態とする。該アノード（４）付近で発生するプラ
ズマは中間電極（６）の狭い細孔（７）に遮られてカソ
ード（３）の方向へ拡散することがなく、また中間電極
（６）がフロート状態となることによってプラズマはア
ノード（４）の方向に押され、更に磁石（８）の磁力線
は反射電極（９）に吸収されるので比較的強い磁界がア
ノード（４）付近に生ずる。これによれば該アノード
（４）の付近のプラズマ密度とプラズマ温度の高まりが
得られ、高いプラズマエネルギによりHeガスの電離を行
なえるので多量のHe++イオンをアノード（４）付近に発
生させ得る。発生したHe++イオンは引出し電極（11）の
電位により前方へ引き出され、ラザフォード後方拡散を
利用した表面分析装置等に使用されるが、実施例に於い
ては数10μＡのHe++イオン電流が得られ、従来のデュオ
・プラズマトロンイオン源よりも大幅に大量のHe++イオ
ンが得られた。
き説明すると、イオン発生室（１）内を真空に排気し、
その内部へ導入口（２）からHeガスを導入して10-2Torr
としたのちカソード（３）を基準として、アノード
（４）に80〜200V、１〜5A、反射電極（９）に〜0V、引
出し電極（11）に25KVの電圧を与え、磁石（８）により
オリフィス（５）の軸線上で100〜200ガウスとなる磁界
を与える。そしてカソード（３）とアノード（４）の間
で放電が点火すると中間電極（６）への通電を止めフロ
ート状態とする。該アノード（４）付近で発生するプラ
ズマは中間電極（６）の狭い細孔（７）に遮られてカソ
ード（３）の方向へ拡散することがなく、また中間電極
（６）がフロート状態となることによってプラズマはア
ノード（４）の方向に押され、更に磁石（８）の磁力線
は反射電極（９）に吸収されるので比較的強い磁界がア
ノード（４）付近に生ずる。これによれば該アノード
（４）の付近のプラズマ密度とプラズマ温度の高まりが
得られ、高いプラズマエネルギによりHeガスの電離を行
なえるので多量のHe++イオンをアノード（４）付近に発
生させ得る。発生したHe++イオンは引出し電極（11）の
電位により前方へ引き出され、ラザフォード後方拡散を
利用した表面分析装置等に使用されるが、実施例に於い
ては数10μＡのHe++イオン電流が得られ、従来のデュオ
・プラズマトロンイオン源よりも大幅に大量のHe++イオ
ンが得られた。
（発明の効果） 以上のように本発明によるときは、中間電極の細孔を
細く長く形成し、アノードの前方に反射電極を設け、放
電発生後に中間電極をフロート状態としたので、アノー
ド付近のプラズマの密度と温度が高まり、ガスを多価イ
オンに電離させるに充分なプラズマエネルギが得られ、
多量の多価イオンを発生出来、その寸法も従来のディオ
プラズマトロンイオン源とさして変りがなく小型、コン
パクトに構成出来て使用上便利である等の効果がある。
細く長く形成し、アノードの前方に反射電極を設け、放
電発生後に中間電極をフロート状態としたので、アノー
ド付近のプラズマの密度と温度が高まり、ガスを多価イ
オンに電離させるに充分なプラズマエネルギが得られ、
多量の多価イオンを発生出来、その寸法も従来のディオ
プラズマトロンイオン源とさして変りがなく小型、コン
パクトに構成出来て使用上便利である等の効果がある。
【図面の簡単な説明】 第１図は従来のディオプラズマトロンイオン源の断面
図、第２図は本発明の実施例の断面図を示す。 （１）……イオン発生室、（３）……カソード （４）……アノード、（５）……オリフィス （６）……中間電極、（７）……細孔 （８）……磁石、（９）……反射電極 （10）……引出し電極
図、第２図は本発明の実施例の断面図を示す。 （１）……イオン発生室、（３）……カソード （４）……アノード、（５）……オリフィス （６）……中間電極、（７）……細孔 （８）……磁石、（９）……反射電極 （10）……引出し電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭52−110399（ＪＰ，Ａ) 特公 昭47−15880（ＪＰ，Ｂ１) 実公 昭41−10555（ＪＰ，Ｙ１) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01J 27/00 - 27/26 H01J 37/08
Claims (1)
- 【請求項１】Heその他の放電ガスが導入される真空のイ
オン発生室内にカソードを設け、該カソードに対向して
オリフィスを有するアノードを設けると共に該アノード
とカソードの中間に該オリフィスと同軸の細孔を備えた
中間電極を設け、更に該オリフィスの軸線方向の磁界を
形成する磁石を設けて該イオン発生室に発生するイオン
を該オリフィスを介して室外へと引出すようにしたもの
に於いて、該アノードの中間電極と反対側に前記磁石の
磁力線を吸収する反射電極を設け、該中間電極の細孔を
アノード付近からカソード方向へのプラズマの拡散を遮
るように細長く形成し、該イオン発生室内でプラズマ発
生後に該中間電極をフロート電位とすることを特徴とす
るデュオピガトロンイオン源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15503188A JP2814084B2 (ja) | 1988-06-24 | 1988-06-24 | デュオピガトロンイオン源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15503188A JP2814084B2 (ja) | 1988-06-24 | 1988-06-24 | デュオピガトロンイオン源 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH025331A JPH025331A (ja) | 1990-01-10 |
| JP2814084B2 true JP2814084B2 (ja) | 1998-10-22 |
Family
ID=15597159
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15503188A Expired - Lifetime JP2814084B2 (ja) | 1988-06-24 | 1988-06-24 | デュオピガトロンイオン源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2814084B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5822767B2 (ja) * | 2012-03-22 | 2015-11-24 | 住友重機械イオンテクノロジー株式会社 | イオン源装置及びイオンビーム生成方法 |
-
1988
- 1988-06-24 JP JP15503188A patent/JP2814084B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH025331A (ja) | 1990-01-10 |
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