JP3558069B2 - Ion source - Google Patents

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JP3558069B2
JP3558069B2 JP2002128329A JP2002128329A JP3558069B2 JP 3558069 B2 JP3558069 B2 JP 3558069B2 JP 2002128329 A JP2002128329 A JP 2002128329A JP 2002128329 A JP2002128329 A JP 2002128329A JP 3558069 B2 JP3558069 B2 JP 3558069B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、固体原料を加熱して蒸気を発生させる蒸気発生炉を複数個備えるイオン源に関し、より具体的には、運転中の蒸気発生炉から停止中の蒸気発生炉への伝熱を抑制する手段の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
固体原料を加熱して蒸気化する蒸気発生炉を複数個備えていて、引き出すイオンの切り換えをイオン源の大気開放を伴わずに行ったり、同一の原料を複数の蒸気発生炉に入れておいて原料の補充頻度を低減することのできるイオン源が従来から提案されている。
【0003】
そのようなイオン源の一例を図8に示す。このイオン源は、ヒータ6によって固体原料(図1中の固体原料2参照)を加熱して蒸気化する複数個(この例では2個)の蒸気発生炉4と、この各蒸気発生炉4からノズル8を経由して導入される蒸気をプラズマ化するプラズマ生成部10とを備えており、これらはイオン源フランジ14から支持されている。
【0004】
プラズマ生成部10は、例えば棒状のフィラメントを有するフリーマン型のものや、フィラメントと対向する反射電極を有するバーナス型のもの等であるが、特定の方式のものに限定されるものではない。このプラズマ生成部10から、電界の作用で、イオンビーム12を引き出すことができる。
【0005】
一方の蒸気発生炉4には、例えば、リン、ヒ素等の融点の比較的低い固体原料が入れられる。他方の蒸気発生炉4には、例えば、インジウム、フッ化インジウム、アンチモン、アルミニウム、マグネシウム等の、リンやヒ素に比べて融点の高い固体原料が入れられる。
【0006】
このように複数個の蒸気発生炉4を備えるイオン源では、その内の一つの蒸気発生炉4を選択的に運転して昇温して蒸気を発生させる場合、運転中の蒸気発生炉4からの熱の流入によって、運転していない他の蒸気発生炉4の温度が上昇して、必要としない蒸気が発生してそれがプラズマ生成部10に導入されることが起こり得る。
【0007】
これについては、従来の技術では、(a)運転していない蒸気発生炉4に冷媒(気体または液体。以下同じ)を循環させて当該蒸気発生炉4を冷却すると共に、(b)図8に示す例のように複数の蒸気発生炉4間に、冷媒を循環させる冷媒流路18を有する強制冷却構造の隔壁16を設けることによって、運転中の蒸気発生炉4から他の運転していない蒸気発生炉4への伝熱(熱の移動)を抑制するようにしている。例えば、上記(a)に関連する技術は特公平8−21352号公報に、上記(b)に関連する技術は特開昭61−176043号公報に、それぞれ記載されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
ここで課題とするのは上記(b)の技術である。この従来技術では、真空中(イオン源フランジ14より内側(図8および図1では右側)は真空中に置かれる)に強制冷却構造の隔壁16を設ける必要があり、この強制冷却構造の隔壁16の部分は、図8では図示を大幅に簡素化して書いているけれども、実際は、真空を保持しつつ冷媒を循環させる等の必要があるため、構造が複雑になるという課題がある。
【0009】
また、上記構造では、運転していて温度の高い蒸気発生炉4の近傍に、強制冷却されて温度の低い隔壁16が存在することになり、両者の温度差が非常に大きくなって、運転中の蒸気発生炉4から隔壁16への輻射による伝熱が大きくなって、運転中の蒸気発生炉4の温度が所望の温度になかなか上昇しないという課題もある。
【0010】
そこでこの発明は、運転中の蒸気発生炉から停止中の蒸気発生炉への伝熱を抑制する隔壁部分の構造を簡素化すると共に、隔壁を設けたことによって運転中の蒸気発生炉の温度が上昇しにくくなる課題をも解決することを主たる目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
この発明のイオン源は、前述したような各蒸気発生炉の少なくとも他の蒸気発生炉に面する部分をそれぞれ覆うものであって冷媒流路を有していない複数の隔壁と、この各隔壁が取り付けられていて当該隔壁を保持する薄板状の保持板と、複数の小突起を有していて当該小突起を介して前記保持板を保持すると共に、複数の保持片を有していて当該保持片を介して前記プラズマ生成部を保持する固定部材とを備えることを特徴としている。
【0012】
上記構成によれば、(a)各隔壁が熱シールドの働きをするので、運転中の蒸気発生炉から他の停止中の蒸気発生炉への輻射による伝熱を抑制することができる。(b)しかも、各隔壁は薄板状の保持板に保持されており、薄板状であるからこの保持板における熱抵抗は大きいので、保持板を経由しての各隔壁間の熱伝導による伝熱を小さく抑制することができる。(c)更に、保持板は固定部材の小突起を介して固定部材に保持されており、小突起であるからこの小突起における熱抵抗は大きいので、固定部材を経由しての保持板のある部分から他の部分への、ひいては当該保持板を介しての隔壁間の熱伝導による伝熱を小さく抑制することができる。
【0013】
上記(a)〜(c)の作用によって、各蒸気発生炉間の熱絶縁効果を高めることができるので、運転中の蒸気発生炉から他の停止中の蒸気発生炉への伝熱を小さく抑制することができる。その結果、運転していない蒸気発生炉の温度上昇を小さく抑えることができる。
【0014】
しかも、各隔壁は冷媒流路を有しておらず強制冷却構造ではないので、隔壁部分の構造を、従来の強制冷却構造の場合に比べて簡素化することができる。
【0015】
更に、各隔壁は冷媒流路を有しておらず強制冷却構造ではないので、停止中の蒸気発生炉用の隔壁は、運転中の蒸気発生炉からの伝熱によってある程度は温度が上昇する。その結果、当該隔壁と運転中の蒸気発生炉との間の温度差は、従来の強制冷却構造の隔壁の場合ほどには大きくならず、両者間の輻射による伝熱が抑えられるので、運転中の蒸気発生炉の温度を所望のものに上げるのが容易になる。
【0016】
【発明の実施の形態】
図1は、この発明に係るイオン源の一例を示す断面図である。図2は、図1中の固定部材の正面図である。図3は、図1中の保持板の正面図である。なお、図1中の小突起40の位置は、図に表れるようにするために若干位置を変えて表示しており、正確な位置は図2に示すとおりである。図8に示した従来例と同一または相当する部分には同一符号を付し、以下においては当該従来例との相違点を主に説明する。
【0017】
このイオン源は、前述したような蒸気発生炉4を2個備えている場合の例である。各蒸気発生炉4の外部にヒータ6が巻かれており、このヒータ6によって、各蒸気発生炉4内に収納された固体原料2を加熱してその蒸気を発生させることができる。
【0018】
各蒸気発生炉4は、この例では、支持部20およびそれに接続されたオーブンフランジ26によってイオン源フランジ14から支持されている。各支持部20の内部には、冷媒24を循環させて停止中の蒸気発生炉4を冷却する冷媒流路22がそれぞれ設けられている。冷媒24は、例えば、圧縮空気等の気体、または冷却水等の液体である。
【0019】
このイオン源は、更に、上記各蒸気発生炉4をそれぞれ囲む筒状をした複数の(この例では2個の)隔壁30を備えている。各隔壁30は、従来の隔壁と違って、冷媒流路は有していない。即ち、強制冷却構造ではない。この隔壁30は、例えばステンレス鋼板から成る。
【0020】
各隔壁30は、少なくとも他の蒸気発生炉4に面する部分をそれぞれ覆うもので良いけれども、例えば半円筒状のようなものでも良いけれども、この例のように円筒状のものにするのが好ましい。そのようにすれば、各蒸気発生炉4からの輻射による熱放散をより広い面積に亘って抑えることができるので、各蒸気発生炉4の温度を上昇させることがより容易になるという効果も得られる。
【0021】
各隔壁30の軸方向の長さは、少なくともヒータ6が巻かれている蒸気発生炉4を覆うことのできる長さにすれば良いけれども、図示例のように、もう少し根元側まで、より具体的には冷媒流路22の先端部の外側付近まで覆うように長くしても良い。そのようにすれば、温度の上昇する蒸気発生炉4をより完全に覆うことができるので、各隔壁30の上述した(または後述する)(a)に示した熱シールドの効果をより高めることができる。
【0022】
上記各隔壁30は、薄板状の保持板32に先端部がそれぞれ取り付けられて保持されている。この保持板32は、例えばステンレス鋼板から成る。この保持板32は、それにおける熱抵抗を大きくして熱伝導を小さくするために、隔壁30を保持するのに支障のない範囲で極力薄くするのが好ましい。例えば、1mm〜3mm程度にするのが好ましい。この保持板32は、後述するボルト44を通す穴34を有している。
【0023】
このイオン源は、更に、複数の(この例では4個の)小突起40を有していて当該小突起40を介して保持板32を保持する固定部材36を備えている。この固定部材36は、上記2個の隔壁30を通す長円形の穴38を有している。この固定部材36は、例えばステンレス鋼板から成る。
【0024】
各小突起40はねじ穴42を有しており、そこにボルト44をねじ込むことによって保持板32を固定し保持することができる。この各小突起40は、それにおける熱抵抗を大きくしてそこを経由しての熱伝導を小さく抑えるために、できるだけ小さくして保持板32との接触面積を極力小さくするのが好ましい。小突起40の数も、保持板32を保持するのに支障のない範囲でできるだけ少なくするのが好ましい。この例では4個にしている。
【0025】
この固定部材36は、この例では更に、上記プラズマ生成部10の底部を保持してプラズマ生成部10を保持固定する複数の(この例では6個の)保持片46を有している。この各保持片46は、それにおける熱抵抗を大きくしてそれを経由してプラズマ生成部10から熱が固定部材36ひいては保持板32および隔壁30へ伝わるのを小さく抑えるために、プラズマ生成部10を保持するのに支障のない範囲で、プラズマ生成部10との接触面積および断面積をできるだけ小さく、かつ個数もできるだけ少なくするのが好ましい。
【0026】
上記固定部材36は、ひいてはそれに保持された物は、この例では筒状の支持体48を介して、前記イオン源フランジ14から支持されている。
【0027】
このイオン源によれば、次のような作用効果を奏する。
【0028】
(a)各隔壁30が熱シールドの働きをするので、運転中の蒸気発生炉4から他の停止中の蒸気発生炉4への輻射による伝熱を抑制することができる。
【0029】
(b)しかも、各隔壁30は薄板状の保持板32に保持されており、薄板状であるからこの保持板32における熱抵抗は大きいので、保持板32を経由しての各隔壁30間の熱伝導による伝熱を小さく抑制することができる。
【0030】
(c)更に、保持板は固定部材36の小突起40を介して固定部材36に保持されており、小突起であるからこの小突起40における熱抵抗は大きいので、固定部材36を経由しての保持板32のある部分から他の部分への、ひいては当該保持板32を介しての隔壁30間の熱伝導による伝熱を小さく抑制することができる。
【0031】
上記(a)〜(c)の作用によって、各蒸気発生炉4間の熱絶縁効果を高めることができるので、運転中の蒸気発生炉4から他の停止中の蒸気発生炉4への伝熱を小さく抑制することができる。その結果、運転していない蒸気発生炉4の温度上昇を小さく抑えることができる。その結果、必要としない蒸気が発生してそれがプラズマ生成部10に導入されることを防止することができる。
【0032】
また、固定部材36によってプラズマ生成部10をも保持する場合は、この例のように複数の保持片46を介して保持するのが好ましい。これは、プラズマ生成部10はフィラメント、アーク放電等を用いてプラズマを発生させるために運転中は高温になるけれども、上記のような保持構造を採用すれば、保持片46での熱抵抗が大きくてプラズマ生成部10から固定部材36への、ひいては保持板32および隔壁30への熱伝導による伝熱を小さく抑えることができるので、運転していない蒸気発生炉4の温度上昇を小さく抑えることに寄与する。
【0033】
しかもこのイオン源では、各隔壁30は冷媒流路を有しておらず強制冷却構造ではないので、隔壁30の部分の構造を、従来の強制冷却構造の場合に比べて簡素化することができる。
【0034】
更に、各隔壁30は冷媒流路を有しておらず強制冷却構造ではないので、停止中の蒸気発生炉4用の隔壁30は、運転中の蒸気発生炉4からの伝熱によってある程度は温度が上昇する。その結果、当該隔壁30と運転中の蒸気発生炉4との間の温度差は、従来の強制冷却構造の隔壁の場合ほどには大きくならず、両者間の輻射による伝熱が抑えられるので、運転中の蒸気発生炉4の温度を所望のものに上げるのが容易になる。
【0035】
温度の一例を示すと、このイオン源では、運転中の蒸気発生炉4を例えば600℃以上に昇温しても、他の運転していない蒸気発生炉4の温度を100℃以下に抑えることができる。より具体例を挙げれば、運転中の蒸気発生炉4を例えば680℃程度に昇温しても、停止中の蒸気発生炉4の温度を65℃程度に抑えることができる。従って、例えば、一方の蒸気発生炉4に固体原料2として前述した融点の高いインジウム、フッ化インジウム、アンチモン等の金属を入れ、他の蒸気発生炉4に固体原料2として前述したリン、ヒ素等の融点の低い金属を入れて使用することができる。
【0036】
なお、保持板32に、例えば図4および図5に示す例のように、各隔壁30が取り付けられた部分をそれぞれ囲む1以上の溝50を設けておいても良い。そのようにすれば、溝50の存在によって保持板32の熱抵抗が高まるので、上記(b)に示した、保持板32を経由しての各隔壁30間の熱伝導による伝熱をより小さくすることができる。溝50は、この例のように一つの隔壁30に対して保持板32の表面と裏面にそれぞれ一つ以上ずつ設けて、両面の溝50で迷路構造を形成するようにするのがより好ましい。そのようにすれば、上記伝熱をより小さくすることができる。
【0037】
保持板32には、例えば図6に示す例のように、各隔壁30が取り付けられた部分を囲む複数の(多数の)穴52を設けておいても良い。そのようにすれば、穴52の存在によって保持板32の熱抵抗が高まるので、上記(b)に示した、保持板32を経由しての各隔壁30間の熱伝導による伝熱をより小さくすることができる。
【0038】
保持板32は、例えば図7に示す例のように、各隔壁30ごとに分割しておいても良い。そのようにすれば、上記(b)に示した、保持板32を経由しての各隔壁30間の熱伝導による伝熱を断つことができる。
【0039】
なお、蒸気発生炉4およびそれ用の隔壁30の数は、上記例の2個に限られるものではなく、3個またはそれ以上でも良い。
【0040】
【発明の効果】
この発明は、上記のとおり構成されているので、次のような効果を奏する。
【0041】
請求項1記載の発明によれば、上記構造を採用したことによって、各蒸気発生炉間の熱絶縁効果を高めることができるので、運転中の蒸気発生炉から他の停止中の蒸気発生炉への伝熱を小さく抑制することができる。その結果、運転していない蒸気発生炉の温度上昇を小さく抑えることができる。
【0042】
しかも、各隔壁は冷媒流路を有しておらず強制冷却構造ではないので、隔壁部分の構造を、従来の強制冷却構造の場合に比べて簡素化することができる。
【0043】
更に、各隔壁は冷媒流路を有しておらず強制冷却構造ではないので、停止中の蒸気発生炉用の隔壁は、運転中の蒸気発生炉からの伝熱によってある程度は温度が上昇する。その結果、当該隔壁と運転中の蒸気発生炉との間の温度差は、従来の強制冷却構造の隔壁の場合ほどには大きくならず、両者間の輻射による伝熱が抑えられるので、運転中の蒸気発生炉の温度を所望のものに上げるのが容易になる。
【0044】
請求項2記載の発明によれば、溝の存在によって保持板の熱抵抗が高まるので、当該保持板を経由しての各隔壁間の熱伝導による伝熱をより小さくすることができる、という更なる効果を奏する。
【0045】
請求項3記載の発明によれば、穴の存在によって保持板の熱抵抗が高まるので、当該保持板を経由しての各隔壁間の熱伝導による伝熱をより小さくすることができる、という更なる効果を奏する。
【0046】
請求項4記載の発明によれば、保持板の分割によって、当該保持板を経由しての各隔壁間の熱伝導による伝熱を断つことができる、という更なる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係るイオン源の一例を示す断面図である。
【図2】図1中の固定部材の正面図である。
【図3】図1中の保持板の正面図である。
【図4】保持板の他の例を示す正面図である。
【図5】図4中の線A−Aに沿う拡大断面図である。
【図6】保持板の更に他の例を示す正面図である。
【図7】保持板の更に他の例を示す正面図である。
【図8】従来のイオン源の一例を簡略化して示す概略図である。
【符号の説明】
2 固体原料
4 蒸気発生炉
10 プラズマ生成部
30 隔壁
32 保持板
36 固定部材
40 小突起
50 溝
52 穴
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an ion source having a plurality of steam generating furnaces for heating a solid raw material to generate steam, and more specifically, to suppress heat transfer from a running steam generating furnace to a stopped steam generating furnace. The improvement of the means for doing so.
[0002]
[Prior art]
Equipped with a plurality of steam generating furnaces for heating and evaporating solid raw materials, the extraction of ions can be switched without opening the ion source to the atmosphere, or the same raw materials can be placed in multiple steam generating furnaces. An ion source capable of reducing the frequency of replenishment of raw materials has been conventionally proposed.
[0003]
FIG. 8 shows an example of such an ion source. The ion source includes a plurality of (two in this example) steam generating furnaces 4 for heating a solid raw material (see solid raw material 2 in FIG. 1) by a heater 6 to vaporize the solid raw material. And a plasma generating unit 10 for converting the vapor introduced through the nozzle 8 into plasma, which are supported by an ion source flange 14.
[0004]
The plasma generation unit 10 is, for example, a Freeman type having a rod-shaped filament, a Bernas type having a reflective electrode facing the filament, or the like, but is not limited to a specific type. An ion beam 12 can be extracted from the plasma generation unit 10 by the action of an electric field.
[0005]
On the other hand, a solid raw material having a relatively low melting point, such as phosphorus or arsenic, is put in the steam generating furnace 4. In the other steam generating furnace 4, for example, a solid material having a higher melting point than phosphorus or arsenic, such as indium, indium fluoride, antimony, aluminum, and magnesium, is put.
[0006]
In the ion source including a plurality of steam generating furnaces 4 as described above, when one of the steam generating furnaces 4 is selectively operated to raise the temperature to generate steam, the operating steam generating furnace 4 is used. , The temperature of the other steam generator 4 that is not operating rises, and unnecessary steam may be generated and introduced into the plasma generation unit 10.
[0007]
Regarding this, in the conventional technology, (a) the refrigerant (gas or liquid, the same applies hereinafter) is circulated through the steam generating furnace 4 that is not operating to cool the steam generating furnace 4, and (b) FIG. By providing a partition 16 having a forced cooling structure having a refrigerant flow path 18 for circulating a refrigerant between a plurality of steam generating furnaces 4 as shown in the example shown in FIG. The heat transfer (heat transfer) to the generator 4 is suppressed. For example, the technology related to the above (a) is described in Japanese Patent Publication No. 8-213352, and the technology related to the above (b) is described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-176043.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
Here, the subject is the technique (b). In this prior art, it is necessary to provide a forced cooling structure partition 16 in a vacuum (the inside of the ion source flange 14 (the right side in FIGS. 8 and 1) is placed in a vacuum). In FIG. 8, the portion is written in a greatly simplified manner. However, in practice, it is necessary to circulate the refrigerant while maintaining the vacuum, and thus there is a problem that the structure becomes complicated.
[0009]
Further, in the above structure, the partition wall 16 which is forcibly cooled and has a low temperature exists near the steam generating furnace 4 which is operating and has a high temperature. There is also a problem that the heat transfer due to the radiation from the steam generating furnace 4 to the partition 16 increases, and the temperature of the steam generating furnace 4 during operation does not easily rise to a desired temperature.
[0010]
Therefore, the present invention simplifies the structure of the partition wall that suppresses heat transfer from the operating steam generating furnace to the stopped steam generating furnace, and reduces the temperature of the operating steam generating furnace by providing the partition. The main purpose is to solve problems that are difficult to ascend.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The ion source of the present invention covers at least a portion of each of the steam generating furnaces facing the other steam generating furnace as described above, and has a plurality of partition walls having no refrigerant flow path, and each of the partition walls has A thin plate-shaped holding plate that is attached and holds the partition, and has a plurality of small projections, holds the holding plate via the small projections, and has a plurality of holding pieces to hold the holding plate. And a fixing member that holds the plasma generating unit via a piece .
[0012]
According to the above configuration, (a) since each partition acts as a heat shield, it is possible to suppress heat transfer by radiation from the operating steam generating furnace to another stopped steam generating furnace. (B) Moreover, each partition is held by a thin plate-shaped holding plate, and since the holding plate is thin, the heat resistance of the holding plate is large. Can be suppressed small. (C) Further, the holding plate is held by the fixing member via the small projection of the fixing member. Since the holding plate is a small projection, the thermal resistance of the small projection is large. Heat transfer due to heat conduction from one portion to another portion, and thus between the partition walls via the holding plate, can be suppressed to a small level.
[0013]
The effects of the above (a) to (c) can enhance the thermal insulation effect between the steam generating furnaces, so that the heat transfer from the operating steam generating furnace to another stopped steam generating furnace can be suppressed to a small extent. can do. As a result, the temperature rise of the steam generator that is not operating can be reduced.
[0014]
In addition, since each partition does not have a coolant channel and is not of a forced cooling structure, the structure of the partition can be simplified as compared with the case of a conventional forced cooling structure.
[0015]
Furthermore, since each partition does not have a refrigerant flow path and does not have a forced cooling structure, the temperature of the partition for the stopped steam generating furnace rises to some extent due to heat transfer from the operating steam generating furnace. As a result, the temperature difference between the partition and the operating steam generating furnace is not as large as in the case of the conventional forced cooling structure partition, and heat transfer due to radiation between the two is suppressed. It is easy to raise the temperature of the steam generating furnace to a desired one.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 is a sectional view showing an example of the ion source according to the present invention. FIG. 2 is a front view of the fixing member in FIG. FIG. 3 is a front view of the holding plate in FIG. The positions of the small projections 40 in FIG. 1 are slightly changed in order to be shown in the figure, and the exact positions are as shown in FIG. Parts that are the same as or correspond to those in the conventional example shown in FIG. 8 are denoted by the same reference numerals, and differences from the conventional example will be mainly described below.
[0017]
This ion source is an example in the case where two steam generating furnaces 4 as described above are provided. A heater 6 is wound around the outside of each steam generating furnace 4, and the heater 6 can heat the solid raw material 2 stored in each steam generating furnace 4 to generate the steam.
[0018]
In this example, each steam generating furnace 4 is supported from the ion source flange 14 by the support portion 20 and the oven flange 26 connected thereto. Refrigerant channels 22 for circulating the refrigerant 24 to cool the stopped steam generating furnace 4 are provided in the respective support portions 20. The refrigerant 24 is, for example, a gas such as compressed air or a liquid such as cooling water.
[0019]
The ion source further includes a plurality of (in this example, two) partition walls 30 each having a cylindrical shape surrounding each of the steam generating furnaces 4. Each partition 30 does not have a coolant channel unlike a conventional partition. That is, it is not a forced cooling structure. The partition 30 is made of, for example, a stainless steel plate.
[0020]
Each partition 30 may cover at least a portion facing the other steam generating furnace 4, but may be, for example, a semi-cylindrical shape, but is preferably cylindrical as in this example. . By doing so, heat dissipation due to radiation from each steam generating furnace 4 can be suppressed over a wider area, so that it is easier to raise the temperature of each steam generating furnace 4. Can be
[0021]
The axial length of each partition wall 30 may be at least a length that can cover the steam generating furnace 4 around which the heater 6 is wound, but as shown in the illustrated example, it is more specific to the base side. May be extended so as to cover the vicinity of the outside of the front end of the refrigerant flow path 22. By doing so, it is possible to more completely cover the steam generating furnace 4 in which the temperature rises, so that the effect of the heat shield shown in (a) described above (or described later) of each partition 30 can be further enhanced. it can.
[0022]
The partition 30 has a thin plate-shaped holding plate 32, and a tip end portion is attached and held. The holding plate 32 is made of, for example, a stainless steel plate. It is preferable that the holding plate 32 be made as thin as possible in order to increase the thermal resistance and reduce the heat conduction as long as it does not hinder the holding of the partition 30. For example, it is preferable to set it to about 1 mm to 3 mm. The holding plate 32 has a hole 34 through which a bolt 44 described later passes.
[0023]
The ion source further includes a fixing member 36 having a plurality of (four in this example) small projections 40 and holding the holding plate 32 via the small projections 40. The fixing member 36 has an oval hole 38 through which the two partition walls 30 pass. The fixing member 36 is made of, for example, a stainless steel plate.
[0024]
Each of the small protrusions 40 has a screw hole 42, and the holding plate 32 can be fixed and held by screwing a bolt 44 into the screw hole 42. It is preferable that each of the small projections 40 is made as small as possible to minimize the contact area with the holding plate 32 in order to increase the thermal resistance therethrough and to suppress the heat conduction therethrough. It is preferable that the number of the small protrusions 40 is as small as possible within a range that does not hinder the holding of the holding plate 32. In this example, the number is four.
[0025]
The fixing member 36 further has a plurality of (six in this example) holding pieces 46 for holding and fixing the plasma generating unit 10 by holding the bottom of the plasma generating unit 10 in this example. Each of the holding pieces 46 increases the thermal resistance of the plasma generating section 10 so as to suppress the transmission of heat from the plasma generating section 10 to the fixing member 36 and thus the holding plate 32 and the partition 30 via the thermal resistance. It is preferable that the contact area and the cross-sectional area with the plasma generating unit 10 be as small as possible and the number thereof be as small as possible within a range that does not hinder the maintenance of
[0026]
The fixing member 36 and the object held thereby are supported from the ion source flange 14 via a cylindrical support 48 in this example.
[0027]
According to this ion source, the following operation and effect can be obtained.
[0028]
(A) Since each partition 30 functions as a heat shield, it is possible to suppress heat transfer from radiation from the operating steam generating furnace 4 to another stopped steam generating furnace 4.
[0029]
(B) Moreover, each partition 30 is held by a thin holding plate 32, and since the holding plate 32 is thin, the thermal resistance of the holding plate 32 is large. Heat transfer due to heat conduction can be suppressed to a small extent.
[0030]
(C) Further, the holding plate is held by the fixing member 36 via the small protrusion 40 of the fixing member 36, and since the holding plate is a small protrusion, the thermal resistance of the small protrusion 40 is large. Of the holding plate 32 from one part to another part, and furthermore, heat transfer due to heat conduction between the partition walls 30 via the holding plate 32 can be reduced.
[0031]
The effects of the above (a) to (c) can enhance the heat insulation effect between the steam generating furnaces 4, and therefore, heat transfer from the operating steam generating furnace 4 to another stopped steam generating furnace 4. Can be suppressed small. As a result, the temperature rise of the steam generator 4 that is not operating can be suppressed to a small value. As a result, it is possible to prevent unnecessary steam from being generated and being introduced into the plasma generating unit 10.
[0032]
When the plasma generating unit 10 is also held by the fixing member 36, it is preferable to hold the plasma generating unit 10 via a plurality of holding pieces 46 as in this example. This is because the plasma generation unit 10 becomes hot during operation to generate plasma using a filament, arc discharge, or the like. However, if the above-described holding structure is adopted, the thermal resistance of the holding piece 46 increases. As a result, the heat transfer from the plasma generation unit 10 to the fixing member 36 and thus to the holding plate 32 and the partition wall 30 due to heat conduction can be reduced, so that the temperature rise of the steam generator 4 not operating can be reduced. Contribute.
[0033]
Moreover, in this ion source, each partition 30 does not have a refrigerant flow path and is not of a forced cooling structure, so that the structure of the partition 30 can be simplified as compared with the conventional forced cooling structure. .
[0034]
Furthermore, since each partition 30 does not have a refrigerant flow path and does not have a forced cooling structure, the partition 30 for the stopped steam generating furnace 4 has a certain temperature due to heat transfer from the operating steam generating furnace 4. Rises. As a result, the temperature difference between the partition 30 and the operating steam generating furnace 4 is not so large as in the case of the conventional forced cooling structure partition, and the heat transfer due to radiation between the two is suppressed. It becomes easy to raise the temperature of the steam generating furnace 4 during operation to a desired one.
[0035]
As an example of the temperature, in this ion source, even if the temperature of the operating steam generating furnace 4 is raised to, for example, 600 ° C. or more, the temperature of the other non-operating steam generating furnaces 4 is suppressed to 100 ° C. or less. Can be. More specifically, even if the temperature of the operating steam generating furnace 4 is raised to, for example, about 680 ° C., the temperature of the stopped steam generating furnace 4 can be suppressed to about 65 ° C. Therefore, for example, the metal such as indium, indium fluoride, antimony or the like having a high melting point described above as the solid raw material 2 is put into one of the steam generating furnaces 4, and the above-mentioned phosphorus, arsenic, etc. Can be used by adding a metal having a low melting point.
[0036]
Note that the holding plate 32 may be provided with one or more grooves 50 each surrounding a portion to which each partition 30 is attached, as in the examples shown in FIGS. 4 and 5, for example. By doing so, the thermal resistance of the holding plate 32 increases due to the presence of the groove 50, so that the heat transfer due to the heat conduction between the partition walls 30 via the holding plate 32 shown in (b) above is reduced. can do. More preferably, at least one groove 50 is provided on each of the front and back surfaces of the holding plate 32 for one partition 30 as in this example, so that the maze structure is formed by the grooves 50 on both surfaces. By doing so, the heat transfer can be further reduced.
[0037]
The holding plate 32 may be provided with a plurality (a large number) of holes 52 surrounding a portion to which each partition 30 is attached, for example, as in the example shown in FIG. By doing so, the thermal resistance of the holding plate 32 increases due to the presence of the holes 52, so that the heat transfer due to heat conduction between the partition walls 30 via the holding plate 32 shown in (b) above is reduced. can do.
[0038]
The holding plate 32 may be divided for each partition 30 as in the example shown in FIG. 7, for example. By doing so, it is possible to cut off the heat transfer due to the heat conduction between the partition walls 30 via the holding plate 32 shown in (b) above.
[0039]
In addition, the number of the steam generating furnaces 4 and the partition walls 30 therefor is not limited to two in the above example, but may be three or more.
[0040]
【The invention's effect】
The present invention is configured as described above, and has the following effects.
[0041]
According to the first aspect of the present invention, by adopting the above structure, the effect of thermal insulation between the steam generating furnaces can be enhanced, so that the operating steam generating furnace can be switched to another stopped steam generating furnace. Heat transfer can be suppressed small. As a result, the temperature rise of the steam generator that is not operating can be reduced.
[0042]
In addition, since each partition does not have a coolant channel and is not of a forced cooling structure, the structure of the partition can be simplified as compared with the case of a conventional forced cooling structure.
[0043]
Furthermore, since each partition does not have a refrigerant flow path and does not have a forced cooling structure, the temperature of the partition for the stopped steam generating furnace rises to some extent due to heat transfer from the operating steam generating furnace. As a result, the temperature difference between the partition and the operating steam generating furnace is not as large as in the case of the conventional forced cooling structure partition, and heat transfer due to radiation between the two is suppressed. It is easy to raise the temperature of the steam generating furnace to a desired one.
[0044]
According to the second aspect of the present invention, since the thermal resistance of the holding plate is increased by the presence of the groove, it is possible to further reduce the heat transfer due to the heat conduction between the partition walls via the holding plate. It has an effect.
[0045]
According to the third aspect of the present invention, since the thermal resistance of the holding plate is increased by the presence of the hole, the heat transfer due to the heat conduction between the partition walls via the holding plate can be further reduced. It has an effect.
[0046]
According to the fourth aspect of the present invention, the division of the holding plate has an additional effect that heat transfer due to heat conduction between the partition walls via the holding plate can be cut off.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view showing an example of an ion source according to the present invention.
FIG. 2 is a front view of a fixing member in FIG.
FIG. 3 is a front view of a holding plate in FIG. 1;
FIG. 4 is a front view showing another example of the holding plate.
FIG. 5 is an enlarged sectional view taken along line AA in FIG.
FIG. 6 is a front view showing still another example of the holding plate.
FIG. 7 is a front view showing still another example of the holding plate.
FIG. 8 is a schematic diagram showing a simplified example of a conventional ion source.
[Explanation of symbols]
2 solid raw material 4 steam generating furnace 10 plasma generating section 30 partition wall 32 holding plate 36 fixing member 40 small projection 50 groove 52 hole

Claims (4)

固体原料を加熱して蒸気を発生させる複数の蒸気発生炉と、この蒸気発生炉から導入される蒸気をプラズマ化するプラズマ生成部とを備えるイオン源において、前記各蒸気発生炉の少なくとも他の蒸気発生炉に面する部分をそれぞれ覆うものであって冷媒流路を有していない複数の隔壁と、この各隔壁が取り付けられていて当該隔壁を保持する薄板状の保持板と、複数の小突起を有していて当該小突起を介して前記保持板を保持すると共に、複数の保持片を有していて当該保持片を介して前記プラズマ生成部を保持する固定部材とを備えることを特徴とするイオン源。In an ion source including a plurality of steam generating furnaces for heating a solid raw material to generate steam and a plasma generating unit for converting the steam introduced from the steam generating furnace into plasma, at least another steam of each of the steam generating furnaces is used. A plurality of partition walls each covering a portion facing the generator and having no refrigerant flow path; a thin plate-shaped holding plate to which each of the partition walls is attached and which holds the partition; and a plurality of small projections And holding the holding plate through the small projections, and a fixing member having a plurality of holding pieces and holding the plasma generating unit through the holding pieces. Ion source. 前記保持板は、前記隔壁が取り付けられた部分をそれぞれ囲む1以上の溝を有している請求項1記載のイオン源。The ion source according to claim 1, wherein the holding plate has one or more grooves each surrounding a portion to which the partition is attached. 前記保持板は、前記隔壁が取り付けられた部分を囲む複数の穴を有している請求項1記載のイオン源。The ion source according to claim 1, wherein the holding plate has a plurality of holes surrounding a portion where the partition wall is attached. 前記保持板は、前記各隔壁ごとに分割されている請求項1記載のイオン源。The ion source according to claim 1, wherein the holding plate is divided for each of the partition walls.
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