JP4498366B2 - 流体によって冷却されるイオン源 - Google Patents

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Description

関連出願の参照
本出願は、「水冷式イオン源」を発明の名称として２００４年２月２３日に出願された米国仮出願第６０／５４７，２７０の利益を主張する出願であり、特に、その出願は、その出願が開示および教示する事項のすべてにつき、参照によって本明細書に組み込まれる。
本発明は、概略的には、イオン源に関し、具体的には、流体によって冷却されるイオン源に関する。
イオン源は、作動中、大量の熱を発生する。その熱は、作動ガスのイオン化によって生成されたものであり、結果的に、イオン源内に高温プラズマを生じさせる。作動ガスをイオン化するために、磁気回路が、イオン源のイオン化領域に磁界を生成するように形成される。その磁界は、作動ガスが存在するイオン化領域内の強力な電界と相互的に作用する。その電界は、電子を放出するカソードと、正に帯電されたアノードとの間に生成され、また、前記磁気回路は、マグネットと、透磁性材料からなる磁極片とを用いて形成される。イオン源の側壁およびベースは、磁気回路のうちの別の構成部品である。作動中、プラズマのイオンは、イオン化領域内で生成され、その後、誘導された電界によってイオン化領域から離れる方向に加速される。
しかしながら、マグネットは、特に、典型的なイオン源の作動温度範囲内においては、熱に敏感な部品である。例えば、熱放射のみによって冷却される一般的なエンド・ホール・イオン源(end-Hall ion source)においては、特にマグネットへの熱害を防止するため、放電電力が、通常、約１００ワットに制限され、また、イオン電流が、通常、約１．０アンペアに制限される。大放電電力、ひいては、大イオン電流を管理するため、アノードを直接冷却するシステムが、マグネットおよびイオン源内の他の部品に到達する熱の量を減少させるために開発された。例えば、イオン化プロセスにおける過剰な熱を吸収するため、中空のアノードを通過するようにクーラントを圧送することにより、３０００ワットもある放電電力および３．０アンペアもあるイオン電流を達成することが可能である。真空室内の個別部品間において熱を移動させることは従来から困難であったため、アノードを積極的に冷却する別の手法が阻害されてきた。
イオン源内には、定期的メンテナンスを必要とする部品も存在する。特に、イオン化領域内に流れ込むために作動ガスが通過するガス分配プレートは、作動中に、浸食し、その他、経時的に縮退する。同様に、アノードは、そのアノードが絶縁加工（プロセス）材料でコーティングされるときに、洗浄されなければならず、また、インシュレータは、そのインシュレータが導通性材料でコーティングされるときに、洗浄されなければならない。したがって、イオン源の作動を許容状態に維持するため、イオン源内のある部品が定期的に交換または保守される。
残念ながら、イオン源を冷却する既存の手法は、中空のアノードに至り、かつ、その中空のアノードを通過するように圧送されるクーラントが流れるクーラント・ラインを必要とする。そのような構成により、イオン源の組立ておよびメンテナンスにつき、いくつかの障害が発生する。それら障害は、クーラント・ラインを電気的に絶縁させる必要性と、クーラントを媒介にしてアノードからグランドへの電気的な短絡を発生させる危険性と、クーラント・ライン用の電気的なインシュレータの劣化およびそのインシュレータに必要なメンテナンスと、ガス分配プレート、アノードおよび種々のインシュレータの如き保守可能部品にアクセスするためにクーラント・ラインを分解しなければならないことに伴う大きな不便とを含んでいる。
本明細書および特許請求の範囲に記載されたいくつかの実施態様によれば、アノードから分離し、かつ、独立した冷却プレートを用いてイオン源を冷却することにより、上述の問題が解決される。この方式においては、冷却プレートおよび冷却ラインを、メンテナンス中、保守可能部品への容易なアクセス、分解および再組立てを可能にしつつ、高電圧のアノードから電気的に分離(isolate：絶縁）してもよい。そのような構成においては、マグネットを、冷却プレートによって熱的に保護してもよい。さらに、それら構造物を複数の個別の部分組立体として構成すると、イオン源の組立ておよびメンテナンスが容易になり得る。
一実施態様においては、イオン源が、マグネットに磁気的に結合された磁極片を含んでいる。アノードが、磁極片とマグネットとの間において軸線に対して位置決めされる。冷却プレートが、アノードからクーラントに熱を逃がすために、アノードとマグネットとの間において前記軸線に対して位置決めされる。その冷却プレートは、クーラントが通過して流れることが可能なクーラント・キャビティを形成する。アノードは、冷却プレートから分離可能である。
別の実施態様においては、イオン源が、アノードと冷却プレートとを含んでいる。その冷却プレートは、アノードからクーラントに熱を逃がすために、熱伝導が可能な状態でアノードに接触するように配置される。この冷却プレートは、クーラントが通過して流れることが可能なクーラント・キャビティを形成する。この冷却プレートは、アノードから分離可能である。
さらに別の実施態様においては、アノード部分組立体とマグネット部分組立体とを有するイオン源を作動させる方法が提供される。アノード部分組立体はアノードを有し、また、マグネット部分組立体はマグネットと冷却プレートとを有している。その冷却プレートは、クーラントが通過して流れることが可能なクーラント・キャビティを形成する。アノード部分組立体は、マグネット部分組立体から分離可能である。アノードからクーラントに熱を逃がすために、クーラントがクーラント・キャビティを通過して流れるように提供される。
さらにまた別の実施態様においては、イオン源がアノード部分組立体とマグネット部分組立体とを含んでいる。アノード部分組立体はアノードを有している。マグネット部分組立体はマグネットと冷却プレートとを有している。その冷却プレートは、クーラントが通過して流れることが可能なクーラント・キャビティを形成する。少なくとも１つの部分組立体取付具が、アノード部分組立体をマグネット部分組立体に結合する。それらアノード部分組立体およびマグネット部分組立体は、上記部分組立体取付具の取外し(detaching)により、互いに分離することが可能である。
さらにまた別の実施態様においては、イオン源を組み立てる方法が提供される。マグネット部分組立体が、マグネットと冷却プレートとを有するように組み立てられる。アノード部分組立体が、アノードを有するとともに、アノード部分組立体取付具を用いて組み立てられる。マグネット部分組立体は、部分組立体取付具を用いて、アノード部分組立体に組み付けられる。
さらにまた別の実施態様においては、イオン源を分解する方法が提供される。アノード部分組立体とマグネット部分組立体とを結合する少なくとも１つの部分組立体取付具が取り外される。アノード部分組立体は、アノードを有している。マグネット部分組立体は、マグネットと冷却プレートとを有している。アノード部分組立体は、マグネット部分組立体から分離される。アノード部分組立体内において少なくとも１つのアノード部分組立体取付具が取り外される。アノードは、アノード部分組立体から取り外される。
本明細書および特許請求の範囲には、他のいくつかの実施態様も記載されている。
（１） マグネットに磁気的に連結された磁極片と、
その磁極片と前記マグネットとの間において軸線に対して位置決めされたアノードと
を有するイオン源であって、
前記アノードからクーラントに熱を逃がすために、前記アノードと前記マグネットとの間において前記軸線上に配置された冷却プレートを含み、
その冷却プレートは、前記クーラントが通過して流れることが可能なクーラント・キャビティを形成し、
前記アノードは、前記冷却プレートから分離可能であるイオン源。
（２） （１）項に記載のイオン源であって、さらに、
前記アノードから前記冷却プレートに熱を逃がすために、前記アノードと前記冷却プレートとの間に配置された熱移動界面部品を含むイオン源。
（３） （２）項に記載のイオン源であって、
前記アノードは、正電位を有し、
前記冷却プレートは、中性の電位を有するイオン源。
（４） （２）項に記載のイオン源であって、
前記熱移動界面部品は、
熱的には伝導性を有し電気的には絶縁性を有する材料を含むイオン源。
（５） （２）項に記載のイオン源であって、
前記熱移動界面部品は、
熱移動プレートと、
その熱移動プレートの表面上に設けられ、熱的には伝導性を有し電気的には絶縁性を有する第１の被膜であって、前記アノードと接触しているものと、
前記熱移動プレートの別の表面上に設けられ、熱的には伝導性を有し電気的には絶縁性を有する第２の被膜であって、前記冷却プレートと接触しているものと
を含むイオン源。
（６） （２）項に記載のイオン源であって、
前記熱移動界面部品は、
前記アノードと前記冷却プレートとの間に設けられ、熱的には伝導性を有し電気的には絶縁性を有する第１の被膜層を含むイオン源。
（７） （２）項に記載のイオン源であって、
前記熱移動界面部品は、
前記アノードと前記クーラント・キャビティとの間に設けられ、熱的には伝導性を有し電気的には絶縁性を有する被膜を含み、
その被膜は、前記アノードのうち前記クーラント・キャビティに露出する表面に付着されるイオン源。
（８） （７）項に記載のイオン源であって、
前記アノードおよび前記冷却プレートは、前記クーラントが通過して流れることが可能なクーラント・キャビティを形成するために、互いにシールされるイオン源。
（９） （２）項に記載のイオン源であって、
前記熱移動界面部品は、
熱移動プレートと、
その熱移動プレートと前記クーラント・キャビティとの間に配置され、熱的には伝導性を有し電気的には絶縁性を有する被膜層と
を含むイオン源。
（１０） （９）項に記載のイオン源であって、
前記熱移動プレートおよび前記冷却プレートは、前記クーラントが通過して流れることが可能なクーラント・キャビティを形成するために、互いにシールされるイオン源。
（１１） （１）項に記載のイオン源であって、さらに、
前記冷却プレートと前記アノードとの間において前記軸線に沿って配置されたガス分配プレートを含むイオン源。
（１２） （１）項に記載のイオン源であって、
前記アノードは、アノード部分組立体内に配置され、
前記マグネットおよび前記冷却プレートは、マグネット部分組立体内に配置され、
前記アノード部分組立体および前記マグネット部分組立体は、互いに物理的に接触しているイオン源。
（１３） イオン源であって、
アノードと、
前記アノードからクーラントに熱を逃がすために、熱伝導が可能な状態で前記アノードに接触する冷却プレートと
を含み、
その冷却プレートは、前記クーラントが通過して流れることが可能なクーラント・キャビティを形成し、
前記冷却プレートは、前記アノードから分離可能であるイオン源。
（１４） （１３）項に記載のイオン源であって、
前記アノードは、正電位を有し、
前記冷却プレートは、中性の電位を有するイオン源。
（１５） （１３）項に記載のイオン源であって、さらに、
前記アノードから前記冷却プレートに熱を逃がすために、前記アノードと前記冷却プレートとの間に配置され、かつ、熱伝導が可能な状態でそれらアノードと冷却プレートとに接触する熱移動界面部品を含むイオン源。
（１６） （１５）項に記載のイオン源であって、
前記アノードおよび前記冷却プレートは、正の等電位にあるイオン源。
（１７） （１５）項に記載のイオン源であって、
前記アノードは、正電位を有し、
前記冷却プレートは、中性の電位を有するイオン源。
（１８） （１３）項に記載のイオン源であって、
前記アノードは、アノード部分組立体内に配置され、
前記マグネットおよび前記冷却プレートは、マグネット部分組立体内に配置され、
前記アノード部分組立体および前記マグネット部分組立体は、互いに物理的に接触しているイオン源。
（１９） イオン源を作動させる方法であって、
アノード部分組立体およびマグネット部分組立体を提供する工程であって、前記アノード部分組立体はアノードを有し、前記マグネット部分組立体はマグネットと冷却プレートとを有し、その冷却プレートは、クーラントが通過して流れることが可能なクーラント・キャビティを形成し、前記アノード部分組立体は、前記マグネット部分組立体から分離可能であるものと、
前記アノードから前記クーラントに熱を逃がすために、前記クーラント・キャビティを通過するようにクーラントを流す工程と
を含む方法。
（２０） （１９）項に記載の方法であって、さらに、
前記アノードと前記冷却プレートとを、互いに異なる電位に維持する工程を含む方法。
（２１） （１９）項に記載の方法であって、さらに、
前記アノードは正電位に、前記冷却プレートは中性の電位にそれぞれ維持する工程を含む方法。
（２２） イオン源であって、
アノードを有するアノード部分組立体と、
マグネットおよび冷却プレートを有するマグネット部分組立体であって、前記冷却プレートは、クーラントが通過して流れることが可能なクーラント・キャビティを形成するものと、
前記アノード部分組立体を前記マグネット部分組立体に結合する少なくとも１つの部分組立体取付具であって、前記アノード部分組立体および前記マグネット部分組立体は、当該部分組立体取付具の取外しによって分離可能であるものと
を含むイオン源。
（２３） （２２）項に記載のイオン源であって、
前記アノード部分組立体は、さらに、磁極片を有し、
前記アノードは、前記アノード部分組立体と前記マグネット部分組立体とが前記部分組立体取付具によって結合されている状態で、前記磁極片と前記マグネットとの間において軸線に対して位置決めされるイオン源。
（２４） （２２）項に記載のイオン源であって、
前記アノード部分組立体は、さらに、磁極片を有し、
前記アノードおよび前記磁極片は、前記アノード部分組立体内において、少なくとも１つのアノード部分組立体取付具によって結合されるイオン源。
（２５） イオン源を組み立てる方法であって、
マグネットと冷却プレートとを有するマグネット部分組立体を組み立てる工程と、
アノードを有するアノード部分組立体を組み立てる工程であって、前記アノード部分組立体は、アノード部分組立体取付具によって組み立てられるものと、
部分組立体取付具を用いて前記マグネット部分組立体を前記アノード部分組立体に組み付ける工程と
を含む方法。
（２６） （２５）項に記載の方法であって、
前記冷却プレートは、
クーラント・キャビティと、
クーラント・キャビティ内に流れ込むためにクーラントが通過して流れるクーラント・ラインと
を有する方法。
（２７） イオン源を分解する方法であって、
アノード部分組立体とマグネット部分組立体とを結合する少なくとも１つの部分組立体取付具を取り外す工程であって、前記アノード部分組立体はアノードを有し、前記マグネット部分組立体はマグネットと冷却プレートとを有するものと、
前記アノード部分組立体を前記マグネット部分組立体から分離する工程と、
前記アノード部分組立体内において、少なくとも１つのアノード部分組立体取付具を取り外す工程と、
前記アノードを前記アノード部分組立体から取り外す工程と
を含む方法。
（２８） （２７）項に記載の方法であって、さらに、
ガス分配プレートを前記アノード部分組立体から取り外す工程を含む方法。
（２９） （２７）項に記載の方法であって、
前記冷却プレートは、
クーラント・キャビティと、
クーラント・キャビティ内に流れ込むようにクーラントが通過して流れるクーラント・ラインと
を有する方法。
図１には、付着室(デポジション・チャンバ：deposition chamber)１０１内のイオン源１００の作動環境の一例が示されており、その付着室１０１は、一般に、真空室を有する。イオン源１００は、別の材料１０４による基板１０２の処理・加工を促進するエンド・ホール・イオン源であるが、別の種類のイオン源および用途を採用することが可能である。図示された環境においては、イオン源１０６が材料１０４をターゲット１０８から基板１０２に向けってスパッタするにつれて、基板１０２が付着室１０１内で回転させられる。したがって、スパッタされた材料１０４は、基板１０２の表面上に付着される。別の実施態様においては、その付着される材料を、蒸発源(エバポレーション源：evaporation source)または別の付着源(デポジション源：deposition source)によって生成してもよい。イオン源１０６を、本明細書に記載された、流体によって冷却されるイオン源の一具体例としてもよいことを理解すべきである。イオン源１００は、材料１０４の基板１０２上への付着を向上させる（すなわち、促進する）ため、基板１０２に向けられている。
したがって、イオン源１００は、本明細書に記載されているように、冷却プレートを通過して流れる液体またはガス状のクーラント（すなわち、流体クーラント）を用いて冷却される。クーラントのいくつかの例として、蒸留水、水道水等(tap water)、窒素、ヘリウム、エチレングリコールならびに他の液体およびガスが、これらに限定されることなく、存在してもよい。互いに隣接するいくつかの物体の表面間の熱移動が、真空室内においては、非真空室内におけるより低効率であることを理解すべきである。すなわち、隣接する２つの表面間の物理的接触は、一般的に、顕微鏡レベルにおいて微小であり、また、真空室内においては、対流による熱移動が事実上発生しない。したがって、そのような熱移動を促進すなわち向上させるため、あるいくつかの隣接表面を、機械加工し、圧縮し、またはコーティングし、その他、組み立てられるいくつかの部品の熱伝導性が向上するように界面接触(interface)させてもよい。
さらに、メンテナンスの要求事項および電気的な漏洩は、作動のために考慮すべき重要な事項でもある。したがって、イオン源１００の構成により、いくつかの部品の組立体を、便利な部分組立体単位で、イオン源本体から容易に分離するとともに、そのイオン源本体に容易に挿入することが可能となり、それにより、イオン源を構成するいくつかの部品のメンテナンスが容易となる。それら部品は、電気的な破壊および電流漏れ（例えば、アノードから、接地された部品を経由して、グランドまでの経路、アノードからクーラントを経由してグランドまでの経路など）を防止するために、絶縁し（insulate）、その他、分離（isolate）してもよい。
図２には、流体によって冷却されるイオン源２００が一例として断面図で示されている。本明細書においては、当該イオン源を構成するいくつかの部品の位置が、軸線２０１に対して相対的に説明される。軸線２０１および本明細書において説明される他のいくつかの軸線は、一部品の、他の部品に対する、上記軸線の方向における相対的な位置の説明を容易にするために図示されている。いかなる部品も、図示されたいくつかの軸線と実際に交差することは不要である。
磁極片２０２が、透磁性材料によって構成されるとともに、磁気回路の一方の極を実現する。マグネット２０４が、その磁気回路の他方の極を実現する。磁極片２０２とマグネット２０４とは、磁気回路を完成させるために、透磁性のベース２０６と、透磁性の本体側壁（図示しない）とを介して接続されている。イオン源についての種々の実施態様において使用されるいくつかのマグネットは、永久磁石または電磁石としてもよく、また、磁気回路のうちの他のいくつかの部分に沿って配置してもよい。
図示された実施態様においては、アノード２０８が、複数の絶縁スペーサ（図示しない）により、磁極片２０２の下方に隙間を隔てて配置されている。このアノード２０８は、正電位に給電され、一方、カソード２１０、磁極片２０２、マグネット２０４、ベース２０６および前記側壁は、接地される（すなわち、中性の電位を有する）。この構成により、イオン化領域２１２内において、磁界と電界との間での相互作用が起こる。イオン化領域２１２内においては、作動ガスの分子がイオン化されてプラズマが発生する。やがて、イオンは、イオン化領域２１２から脱出し、そして、カソード２１０の方向に、しかも、基板に向かって加速される。
図示された実施態様においては、電子を発生させるために熱フィラメント式カソードが使用される。熱フィラメント・カソードが作用するために、耐火性の金属ワイヤが加熱され、その加熱のために、熱フィラメント・カソードに交流電流が、熱フィラメント・カソードの温度が熱イオン電子を放出する高さになるまで流される。カソードの電位はグランド電位に近い電位であるが、異なる電位に変更することが可能である。別の一般的な実施態様においては、電子を発生させるために、中空カソード型のカソードが使用される。中空カソード型の電子源が作動するために、作動ガス内にプラズマが発生させられるとともにそのプラズマから電子が抽出される。そのために、中空カソードがグランド電位より数ボルト負の電位にバイアスされるが、その電位は、異なる電位に変更することが可能である。それら２種類のカソードとは異なる他の種類のカソードを採用することが可能である。
作動ガスは、ダクト２１４を通過してイオン化領域２１２に供給されるとともに、出口２１８を通過してガス分配プレート２１６の背後において放出される。作動中、図示されたガス分配プレート２１６は、セラミック製のアイソレータ２２０と、熱的には伝導性を有し電気的には絶縁性を有する熱移動界面部品２２２とにより、当該イオン源中の他の部品から電気的に分離(isolate）される。したがって、ガス分配プレート２１６は、電気的に浮動な状態に置かれる。ただし、ガス分配プレート２１６は、別の実施態様においては、接地するか、または零電位に帯電してもよい。ガス分配プレート２１６は、作動ガスがイオン化領域２１２内に均一に分配されることを促進する。多くの構成態様においては、ガス分配プレート２１６は、ステンレス・スチール製であるとともに、定期的な取外しおよびメンテナンスを必要とする。ガス分配プレートを構成する他の材料の例として、グラファイト、チタンおよびタンタルがあるが、これらに限定されない。
イオン源２００の作動により、大量の熱が発生し、その熱は、主として、アノード２０８に移動する。例えば、一般的な実施態様においては、望ましい作動条件を、３０００ワットのオーダとしてもよく、そのうちの７５％を、アノード２０８によって吸収される不要熱としてもよい。したがって、冷却を行うために、アノード２０８の下面が熱移動界面部品２２２の上面に押し付けられ、また、熱移動界面部品２２２の下面が冷却プレート２２４の上面に押し付けられる。その冷却プレート２２４は、クーラントが通過して流れるクーラント・キャビティ２２６を有する。一実施態様においては、熱移動界面部品２２２は、熱的には伝導性を有し電気的には絶縁性を有する材料であって、例えば、窒化ホウ素、窒化アルミニウムまたは窒化ホウ素と窒化アルミニウムの複合物（例えば、ＧＥアドバンス・セラミック社によって販売されているＢＩＮ７７）のようなものを有する。熱移動界面部品２２２を単層界面部品または多層界面部品としてもよいことを理解すべきである。
一般に、熱的には伝導性を有し電気的には絶縁性を有する低弾性係数材料は、イオン源の環境において、高弾性係数材料より良好に機能する。低弾性係数材料は、材料が破損しない状態で熱変形に耐えることが可能である程度が、高弾性係数材料より高い。さらに、真空室内においては、隣接面間に非常に小さな隙間しかなくても、それが原因で、それら隣接面間の界面を通過する熱移動が大きく低減する。したがって、低弾性係数材料には、熱的に接触する表面上における小さな表面凹凸(プラナ・デビエーション：planar deviations)によく追従してそれら表面間の界面上において隙間を最小化する傾向がある。
図示された実施態様においては、熱移動界面部品２２２は、冷却プレート２２４を、正に帯電されるアノード２０８から電気的に分離（isolate）するが、それと共に、高い熱伝導性を実現する。したがって、熱移動界面部品２２２により、アノード２０８が高い正電位を有する一方で、冷却プレート２２４がグランド電位に維持されることが可能となる。さらに、冷却プレート２２４は、アノード２０８を冷却するとともに、マグネット２０４をアノード２０８の熱から熱的に絶縁する。
図３には、流体によって冷却されるイオン源３００が一例として分解断面図で示されている。当該イオン源を構成するいくつかの部品の位置が、本明細書においては、軸線３０１に対して相対的に説明される。透磁性を有する磁極片３０２が、透磁性を有するベース３０６と、透磁性を有する側壁（図示しない）とを介して、マグネット３０４に接続されている。カソード３１０が、イオン源３００の出力部の外側に、その放出（イオン源３００からのイオンビームの放出）を維持するとともにイオン源３００から放出されるイオンビームを中性化する電子を生成するために、配置される。
ダクト３１４により、作動ガスが、出口３１８およびガス分配プレート３１６を通過してイオン化領域３１２に供給される。ガス分配プレート３１６は、インシュレータ３２０によってアノード３０８から、熱移動界面部品３２２によって冷却プレート３２４から、それぞれ電気的に分離（isolate）される。
アノード３０８が、少なくとも１つの絶縁スペーサ（図示しない）により、磁極片３０２から離れた位置に配置されている。一般的な実施態様においては、アノード３０８が正電位にセットされ、また、磁極片３０２、ベース３０６、前記側壁、カソード３１０およびマグネット３０４が接地される。ただし、異なる電圧関係を採用することが可能である。
冷却プレート３２４が、アノード３０８とマグネット３０４との間に配置され、それにより、アノード３０８から熱を取り出すことによってマグネット３０４が熱的に保護される。この冷却プレート３２４は、クーラント（例えば、液体またはガス）が通過して流れることが可能であるクーラント・キャビティ３２６を有する。図３の冷却プレート３２４においては、クーラント・キャビティ３２６が、ドーナッツ形状の冷却プレート３２４の内周部の近傍に配置された通路を形成する。ただし、別のいくつかの実施態様においては、キャビティについて他の大きさおよび構成を採用することが可能である。クーラント・ライン（図示しない）が冷却プレート３２４に接続され、それにより、冷却プレート３２４のクーラント・キャビティ３２６を通過するクーラントの流れが生起される。
一実施態様においては、冷却プレート３２４、マグネット３０４、ベース３０６およびダクト３１４が１つの部分組立体（「マグネット部分組立体」の一例）として組み立てられ、また、磁極片３０２、アノード３０８、インシュレータ３２０、ガス分配プレート３１６および熱移動界面部品３２２が第２の部分組立体（「アノード部分組立体」の一例）として組み立てられる。メンテナンス中、冷却プレート３２４と、関連するクーラント・ラインの分解を必要とすることなく、上記アノード部分組立体をそっくり上記マグネット部分組立体から分離することが可能である。
図４には、流体によって冷却されるイオン源４００が一例として概略的に示されている。当該イオン源を構成するいくつかの部品の位置が、本明細書においては、軸線４０１に対して相対的に説明される。イオン源４００は、図２および図３に関連して説明されたいくつかのイオン源と類似の構造を有する。図４に示される実施態様において特に注目すべきことは、熱移動界面部品４０２の構造であり、その熱移動界面部品４０２は、金属プレート４０４によって形成されている。その金属プレート４０４は、その金属プレート４０４の表面上において第１の被膜４０６を有し、さらに、金属プレート４０４の表面上において第２の被膜４１０を有する。第１の被膜４０６は、金属プレート４０４の表面上に配置され、熱的には伝導性を有し電気的には絶縁性を有する材料により構成されており、その材料は、熱伝導が可能な状態でアノード４０８に接触している金属プレート４０４の表面上に配置される。一方、第２の被膜４１０は、金属プレート４０４の表面上に配置され、熱的には伝導性を有し電気的には絶縁性を有する材料により構成されており、その材料は、熱伝導が可能な状態で冷却プレート４１２に接触している金属プレート４０４の表面上に配置される。一実施態様においては、熱移動界面部品４０２の各表面を被覆するために、熱的には伝導性を有し電気的には絶縁性を有する材料（例えば、酸化アルミニウム）が熱移動界面部品４０２上にスプレーされる。別の実施態様においては、金属プレート４０４の複数の表面のうちの１つのみが、上記のようにして被覆される。いずれの実施態様においても、アノード４０８が、熱伝導が可能な状態で冷却プレート４１２に接触する。
冷却プレート４１２は、クーラント・キャビティ４１４を形成するように構成されることに注目されたい。したがって、アノード４０８から熱を吸収するために、クーラント（例えば、液体またはガス）がクーラント・ライン４１６およびクーラント・キャビティ４１４を通過して流れることが可能である。
当該イオン源を構成する他のいくつかの部品として、マグネット４１８、ベース４２０、側壁４２２、磁極片４２４、カソード４２６、ガス・ダクト４２８、ガス分配プレート４３０、複数のインシュレータ４３２および複数の絶縁スペーサ４３４がある。アノード４０８は、正電位（例えば、７５〜３００ボルトであるが、これに限定されない）にセットされ、また、磁極片４２４、マグネット４１８、冷却プレート４１２、ベース４２０および側壁４２２は接地されている。インシュレータ４３２および熱移動界面部品４０２上に配置された電気的絶縁材料のおかげで、ガス分配プレート４３０が電気的に浮動な状態にある。
図５には、流体によって冷却されるイオン源５００が別の例として概略的に示されている。当該イオン源を構成するいくつかの部品の位置が、本明細書においては、軸線５０１に対して相対的に説明される。イオン源５００は、図２ないし図４に関連して説明されたいくつかのイオン源と類似の構造を有する。図５に示される実施態様において特に注目すべきことは、熱移動界面部品５０２の構造であり、その熱移動界面部品５０２は、熱的には伝導性を有し電気的には絶縁性を有する材料の被膜によって構成され、それにより、アノード５０８と冷却プレート５１２とが、熱的には伝導性を有し電気的には絶縁性を有する状態で互いに接触する。一実施態様においては、アノード５０８の下面を被覆するために、熱的には伝導性を有し電気的には絶縁性を有する材料がアノード５０８上にスプレーされる。別の実施態様においては、冷却プレート５１２の上面を被覆するために、熱的には伝導性を有し電気的には絶縁性を有する材料が冷却プレート５１２上にスプレーされる。
冷却プレート５１２は、クーラント・キャビティ５１４を形成するように構成されることに注目されたい。したがって、アノード５０８から熱を吸収するために、クーラント（例えば、液体またはガス）がクーラント・ライン５１６およびクーラント・キャビティ５１４を通過して流れることが可能である。
当該イオン源を構成する他のいくつかの部品として、マグネット５１８、ベース５２０、側壁５２２、磁極片５２４、カソード５２６、ガス・ダクト５２８、ガス分配プレート５３０、複数のインシュレータ５３２および複数の絶縁スペーサ５３４がある。アノード５０８は、正電位（例えば、７５〜３００ボルトであるが、これに限定されない）にセットされ、また、磁極片５２４、マグネット５１８、冷却プレート５１２、ベース５２０および側壁５２２は接地されている。インシュレータ５３２および熱移動界面部品５０２上に配置された電気的絶縁材料のおかげで、ガス分配プレート５３０が電気的に浮動な状態にある。
図６には、流体によって冷却されるイオン源６００がさらに別の例として概略的に示されている。当該イオン源を構成するいくつかの部品の位置が、本明細書においては、軸線６０１に対して相対的に説明される。イオン源６００は、図２ないし図５に関連して説明されたいくつかのイオン源と類似の構造を有する。図６に示される実施態様において特に注目すべきことは、熱移動界面部品６０２の構造であり、その熱移動界面部品６０２は、熱移動プレート６０４によって構成されている。その熱移動プレート６０４は、被膜６０５を有する。その被膜６０５は、熱移動プレート６０４の表面上に配置されるとともに、熱的には伝導性を有し電気的には絶縁性を有する材料によって構成される。それら熱移動プレート６０４と被膜６０５との組合せにより、アノード６０８と、クーラント・キャビティ６１４内に収容されるクーラントとの間に、熱的には伝導性を有し電気的には絶縁性を有する界面部品が実現される。クーラント・キャビティ６１４は、冷却プレート６１２と熱移動プレート６０４とによって形成される。したがって、アノード６０８と冷却プレート６１２とは、熱移動界面部品６０２とクーラント・キャビティ６１４内のクーラントとを媒介にして、熱伝導が可能な状態で互いに接触する。一実施態様においては、クーラントの熱対流を促進するとともにそのクーラントを経由した電気的漏洩を低減ないしは防止するために、熱的には伝導性を有し電気的には絶縁性を有する材料が、熱移動プレート６０４の下面（すなわち、クーラント・キャビティ６１４に臨む（露出する）表面）上にスプレーされる。
冷却プレート６１２は、クーラント・キャビティ６１４を形成するように構成され、その冷却プレート６１２は、Ｏリング６３６と少なくとも１つのクランプ６３８とを用いて、熱移動プレート６０４に対してシールされることに注目されたい。クランプ６３８は、熱移動プレート６０４から冷却プレート６１２への電気的短絡を防止するために、絶縁される。したがって、アノード６０８から熱を吸収するために、クーラントがクーラント・ライン６１６およびクーラント・キャビティ６１４を通過して流れることが可能である。なお、継ぎ目（seam）６４０により、熱移動プレート６０４と冷却プレート６１２とが互いに仕切られ、図示された実施態様においては、それら熱移動プレート６０４と冷却プレート６１２とが互いに共同して、クーラント・キャビティ６１４の諸寸法を決める。しかしながら、熱移動プレート６０４と冷却プレート６１２とのうちのいずれかを、クーラント・キャビティ６１４の形成を助ける単なる平坦プレートとすることが可能であることを理解すべきである。ただし、この場合には、その平坦プレートは、クーラント・キャビティ６１４への容積の追加に寄与しない。
当該イオン源を構成する他のいくつかの部品として、マグネット６１８、ベース６２０、側壁６２２、複数の支持体６２３、磁極片６２４、カソード６２６、ガス・ダクト６２８、ガス分配プレート６３０、複数のインシュレータ６３２および複数の絶縁スペーサ６３４がある。アノード６０８および熱移動プレート６０４は、正電位（例えば、７５〜３００ボルトであるが、これに限定されない）にセットされ、また、磁極片６２４、マグネット６１８、冷却プレート６１２、ベース６２０および側壁６２２は接地されている。クーラントへの熱の移動を促進するために、アノード６０８と熱移動プレート６０４との間に、熱伝導性材料（例えば、GRAFOILまたはCHO-SEAL）を配置してもよい。ガス分配プレート６３０は、電気的に浮動な状態にある。
図７には、流体によって冷却されるイオン源７００がさらに別の例として概略的に示されている。当該イオン源を構成するいくつかの部品の位置が、本明細書においては、軸線７０１に対して相対的に説明される。イオン源７００は、図２ないし図６に関連して説明されたいくつかのイオン源と類似の構造を有する。図７に示される実施態様において特に注目すべきことは、冷却プレート７０２の構造であり、その冷却プレート７０２は、アノード７０８から電気的に絶縁されていない。その代わり、冷却プレート７０２は、いくつかのインシュレータにより、イオン源７００のうち実質的に他の部分から絶縁されている。それらインシュレータとしては、複数の絶縁スペーサ７３４、複数のインシュレータ７３２および複数のインシュレータ７３６がある。ダクト７２８および複数の水ライン７１６がそれぞれ、複数のインシュレータ７３８および複数のインシュレータ７４０によって電気的に分離（isolate）されている。したがって、アノード７０８および冷却プレート７０２は、正電位にあり、ガス分配プレート７３０は電気的に浮動な状態にあり、そして、イオン源７００のうち他の部品のうちの大半は、接地されている。クーラントへの熱の移動を促進するために、アノード７０８と冷却プレート７０２との間に、熱伝導性材料（例えば、GRAFOILまたはCHO-SEAL）を配置してもよい。
冷却プレート７０２は、アノード７０８から熱を吸収するために、クーラントがクーラント・ライン７１６およびクーラント・キャビティ７１４を通過して流れるようにクーラント・キャビティ７１４を形成するように構成されることに注目されたい。当該イオン源を構成する他のいくつかの部品として、マグネット７１８、ベース７２０、側壁７２２、磁極片７２４、カソード７２６、ガス・ダクト７２８、ガス分配プレート７３０、複数のインシュレータ７３２および複数の絶縁スペーサ７３４がある。
図８には、流体によって冷却されるイオン源８００がさらに別の例として概略的に示されている。当該イオン源を構成するいくつかの部品の位置が、本明細書においては、軸線８０１に対して相対的に説明される。イオン源８００は、図２ないし図７に関連して説明されたいくつかのイオン源と類似の構造を有する。図８に示される実施態様において特に注目すべきことは、熱移動界面部品８０２の構造であり、その熱移動界面部品８０２は、アノード８０８の下面であって被膜８０５を有するものによって構成される。その被膜８０５は、アノード８０８の表面上に配置されるとともに、熱的には伝導性を有し電気的には絶縁性を有する材料によって構成されている。それらアノード８０８の下面と被膜８０５との組合せにより、アノード８０８と、クーラント・キャビティ８１４内に収容されるクーラントとの間に、熱的には伝導性を有し電気的には絶縁性を有する界面部品が実現される。クーラント・キャビティ８１４は、冷却プレート８１２とアノード８０８とによって形成される。一実施態様においては、アノード８０８の下面（すなわち、クーラント・キャビティ８１４に臨む（露出する）表面）を被覆するために、熱的には伝導性を有し電気的には絶縁性を有する材料がアノード８０８の下面上にスプレーされる。図示された実施態様においては、アノード８０８と冷却プレート８１２とが、被膜８０５とクーラントとを媒介として、熱伝導性を有する状態で接触する。
冷却プレート８１２は、クーラント・キャビティ８１４を形成するように構成され、その冷却プレート８１２は、複数のＯリング８３６と少なくとも１つのクランプ８３８とを用いて、アノード８０８に対してシールされ、それらクランプ８３８は、熱移動界面部品８０２から冷却プレート８１２への電気的短絡を防止するために絶縁されていることに注目されたい。したがって、アノード８０８から熱を吸収するために、クーラントがクーラント・ライン８１６およびクーラント・キャビティ８１４を通過して流れることが可能である。継ぎ目８４０により、アノード８０８と冷却プレート８１２とが互いに仕切られ、図示された実施態様においては、それらアノード８０８と冷却プレート８１２とが互いに共同して、クーラント・キャビティ８１４の諸寸法を決める。しかしながら、アノード８０８の表面を単に平坦にするか、または冷却プレート８１２を単なる平坦プレートにし、それにより、１つの部品が、クーラント・キャビティ８１４への容積の追加に寄与することはないが、それでもなお、そのクーラント・キャビティ８１４の形成に寄与するようにすることが可能であることを理解すべきである。
当該イオン源を構成する他のいくつかの部品として、マグネット８１８、ベース８２０、側壁８２２、磁極片８２４、カソード８２６、ガス・ダクト８２８、ガス分配プレート８３０、複数のインシュレータ８３２、複数の支持体８４２および複数の絶縁スペーサ８３４がある。アノード８０８は、正電位（例えば、７５〜３００ボルトであるが、これに限定されない）にセットされ、また、磁極片８２４、マグネット８１８、冷却プレート８１２、ベース８２０および側壁８２２は接地されている。ガス分配プレート８３０は、電気的に浮動な状態にある。
図９には、流体によって冷却されるイオン源９００が一例として断面図で示されている。当該イオン源を構成するいくつかの部品の位置が、本明細書においては、軸線９０１に対して相対的に説明される。イオン源９００は、図２ないし図８に関連して説明されたいくつかのイオン源と類似の構造を有する。図９に示される実施態様において特に注目すべきことは、イオン源９００の複数の部分組立体であり、それらは、イオン源９００の分解および組立てを容易にする。
特に、図示された実施態様においては、イオン源９００は、磁極片９０３と、少なくとも１つの部分組立体取付具９０２（例えば、複数本のボルト）とを有する。部分組立体取付具９０２は、ねじ穴９０４に挿入されて、アノード部分組立体をマグネット部分組立体に結合する。いくつかの実施態様においては、そのアノード部分組立体が、イオン源のアノードを含み、また、そのアノード部分組立体は、イオン源９００の磁極片、熱移動界面部品およびガス分配プレートをも含むようにしてもよいが、他の構成を採用することが可能である。同様に、いくつかの実施形態においては、上記マグネット部分組立体が、イオン源９００のマグネットと冷却プレートとを含み、また、そのマグネット部分組立体は、イオン源９００のベース、クーラント・ラインおよびガス・ダクトをも含むようにしてもよいが、他の構成を採用することが可能である。イオン源９００の側壁は、それら部分組立体のいずれかのうちの一部品としたり、分解中に一時的に取り外すことが可能な独立した部品としてもよい。
図示された実施態様においては、少なくとも１つのアノード部分組立体取付具９０６（例えば、複数本のボルト）が、少なくとも１つのインシュレータ９０８を貫通して磁極片９０３内にねじ込まれることにより、上記アノード部分組立体を組み立てる。そのアノード部分組立体取付具９０６は、上記アノード部分組立体を分解し、そして、熱移動界面部品を取り外すために、取り外すことが可能であり、それにより、イオン源９００のガス分配プレートの取外しおよび挿入のためのアクセスが容易になる。
図１０には、流体によって冷却されるイオン源が一例として分解断面図で示されている。当該イオン源を構成するいくつかの部品の位置が、本明細書においては、軸線１００１に対して相対的に説明される。部分組立体用の複数本のボルト１００４が外されることにより、マグネット部分組立体１０００が、アノード部分組立体１００２から分離した状態にある。図示された実施態様においては、マグネット部分組立体１０００が冷却プレート１００６を有している。
図１１には、流体によって冷却されるイオン源が一例として分解断面図で示されている。当該イオン源を構成するいくつかの部品の位置が、本明細書においては、軸線１１０１に対して相対的に説明される。マグネット部分組立体１１００がアノード部分組立体１１０２から分離した状態にあり（図１０に関連して説明したように）、また、アノード部分組立体用の複数本のボルト１１０４が外されることにより、熱移動界面部品１１０３が、アノード部分組立体１１０２のうちの残りの部分から分離される。それにより、ガス分配プレート１１０６へのアクセスがメンテナンスのために実現される。
図１２には、流体によって冷却されるイオン源の一例を分解するための工程１２００が示されている。取外し工程１２０２により、アノード部分組立体をマグネット部分組立体に結合する少なくとも１つの部分組立体用ボルトが外される。マグネットおよび冷却プレートがそのマグネット部分組立体内に存在する。一実施態様においては、上記部分組立体用ボルトが、磁極片から、アノードを通過して、冷却プレート内のねじ穴に延びているが、他の構成を採用することが可能である。分離工程１２０４により、図１０に例示されているように、アノード部分組立体がマグネット部分組立体から分離される。
図示された実施態様においては、別の取外し工程１２０６により、熱移動界面部品をアノードに取り付ける少なくとも１つのアノード部分組立体用ボルトが外される。分離工程１２０８により、熱移動界面部品がアノードから分離され、それにより、ガス分配プレートへのアクセスが実現される。しかしながら、別のいくつかの実施態様においては、ガス分配プレートが、熱移動界面部品の下方に、かつ、中心軸線上に位置しており、よって、単にアノード部分組立体を取り外すだけで、ガス分配プレートがアクセス経路に臨まされる。したがって、いくつかの実施態様においては、取外し工程１２０６および分離工程１２０８を省略してもよい。メンテナンス工程１２１０においては、ガス分配プレートがアノード部分組立体から分離され、また、アノードおよびインシュレータが、メンテナンスのために分解される。
図１３には、流体によって冷却されるイオン源の一例を組み立てるための工程１３００が示されている。メンテナンス工程１３０２により、インシュレータ、アノードおよびガス分配プレートがアノード部分組立体として組み立てられる。図示された実施態様においては、組付工程１３０４により、ガス分配プレートをアノード部分組立体内で保持するために、熱移動界面部品がアノードに組み付けられる。取付工程１３０６により、熱移動界面部品をアノードに組み付けるために、少なくとも１つのアノード部分組立体用ボルトが締められる。しかしながら、別のいくつかの実施態様においては、ガス分配プレートが、熱移動界面部品の下方に、かつ、中心軸線上に位置しており、よって、単にアノード部分組立体を取り外すだけで、ガス分配プレートがアクセス経路に臨まされる。したがって、いくつかの実施態様においては、組付工程１３０４および取付工程１３０６を省略してもよい。
組付工程１３０８により、アノード部分組立体がマグネット部分組立体に組み付けられる。マグネットおよび冷却プレートが、そのマグネット部分組立体内に存在する。取付工程１３１０により、アノード部分組立体をマグネット部分組立体に組み付けるために、少なくとも１つの部分組立体用ボルトが締められる。一実施態様においては、その部分組立体用ボルトが、磁極片から、アノードを通過して、冷却プレート内のねじ穴に延びているが、他の構成を採用することが可能である。
図１４には、流体によって冷却されるイオン源１４００がさらに別の例として概略的に示されている。当該イオン源を構成するいくつかの部品の位置が、本明細書においては、軸線１４０１に対して相対的に説明される。イオン源１４００は、図２ないし図１１に関連して説明されたいくつかのイオン源と類似の構造を有する。図１４に示される実施態様において特に注目すべきことは、冷却プレート１４０２の構造であり、その冷却プレート１４０２は、熱伝導が可能な状態でアノード１４０８に接触している。図１４に示される実施形態の利点の一つは、アノード１４０８の直径がそのアノード１４０８が加熱されるにつれて増加するということにある。したがって、冷却プレート１４０２とアノード１４０８との、熱伝導が可能な状態での接触が、アノード１４０８の拡張による圧力のもと、改善される傾向がある。冷却プレート１４０２とアノード１４０８との間の接触界面が、平面で、かつ、軸線１４０１に平行であることが必ずしも必要とされないことを理解すべきである。界面についての他の形状（例えば、異なる方向を向いた複数の熱伝導性接触面を有するかみ合い界面（interlocking interface））を採用することが可能である。
冷却プレート１４０２は、クーラント・キャビティ１４１４を形成するように構成されることに注目されたい。したがって、アノード１４０８から熱を吸収するため、クーラントが、クーラント・ライン１４１６およびクーラント・キャビティ１４１４を通過して流れることが可能である。別の実施態様においては、冷却プレート１４０２の内側部分を、アノード１４０８の外面で置き換えることが可能であり、この場合、それら冷却プレート１４０２およびアノード１４０８は、クーラント・キャビティ１４１４（図８と類似の構造）を形成するために、アノード１４０８と冷却プレート１４０２とを互いにシールするＯリングと組み合わせられる。
当該イオン源を構成する他のいくつかの部品として、マグネット１４１８、ベース１４２０、側壁１４２２、磁極片１４２４、カソード１４２６、ガス・ダクト１４２８、ガス分配プレート１４３０、複数のインシュレータ１４３２、複数の支持体１４４２および複数の絶縁スペーサ１４３４がある。アノード１４０８および冷却プレート１４０２は、正電位（例えば、７５〜３００ボルトであるが、これに限定されない）にセットされ、また、磁極片１４２４、マグネット１４１８、ベース１４２０および側壁１４２２は接地されている。ガス分配プレート１４３０は、絶縁されているため、電気的に浮動な状態にある。
図示された実施態様においては、冷却プレート１４０２が、アノード１４０８と電気的に接触しているため、アノード１４０８と等電位にある。したがって、クーラント・ライン１４１６は、複数のアイソレータ１４４０により、冷却プレート１４０２の正電位から絶縁されている。別の実施態様においては、熱移動を促進するために、熱伝導性を有する熱移動界面部品（図示しない）を、冷却プレート１４０２とアノード１４０８との間に配置してもよい。その熱移動界面部品が、導電性を有する材料（例えば、GRAFOILまたはCHO-SEAL）である場合には、冷却プレート１４０２はアノード１４０８と等電位となる。これに代えて、その熱移動界面部品が、電気的に絶縁性を有する材料（例えば、窒化ホウ素、窒化アルミニウムまたは窒化ホウ素と窒化アルミニウムの複合物）である場合には、冷却プレート１４０２は、アノード１４０８上の電位から電気的に絶縁される。したがって、冷却プレート１４０２は、接地してもよく、そうすれば、アイソレータ１４４０は不要となる。いずれの場合にも、冷却プレート１４０２およびアノード１４０８が直接的に物理的に接触しているか、両者間に熱移動界面部品（電気的に導通性を有するか絶縁性を有するかを問わない）が介在するかを問わず、それら冷却プレート１４０２およびアノード１４０８は、アノード１４０８から冷却プレート１４０２に熱を導くために、熱伝導が可能な状態で互いに接触することに変わりはない。
本明細書および特許請求の範囲に記載されたいくつかの論理上の工程は、特許請求の範囲に別段に明示されるか、または特定の順序が特許請求の範囲中の用語によって内在的に必要とされていない限り、いかなる順序で実施してもよい。
以上説明した明細書、いくつかの例およびデータにより、本発明のいくつかの具体例についての構成および使用法が完全に説明される。本発明の主旨および範囲を逸脱することなく、本発明についての多くの具体例を実現することが可能であるため、本発明は、後に添付される特許請求の範囲に存在する。さらに、特許請求の範囲の記載から逸脱することなく、本発明についての種々の具体例をさらに別の具体例に組み合わせてもよい。
付着室内のイオン源の作動環境の一例を示す図である。 流体によって冷却されるイオン源の一例を示す断面図である。 流体によって冷却されるイオン源の一例を示す分解断面図である。 流体によって冷却されるイオン源の一例を示す概略図である。 流体によって冷却されるイオン源の別の例を示す概略図である。 流体によって冷却されるイオン源のさらに別の例を示す概略図である。 流体によって冷却されるイオン源のさらに別の例を示す概略図である。 流体によって冷却されるイオン源のさらに別の例を示す概略図である。 流体によって冷却されるイオン源の一例を示す断面図である。 流体によって冷却されるイオン源の一例を示す分解断面図である。 流体によって冷却されるイオン源の一例を示す分解断面図である。 流体によって冷却されるイオン源の一例を分解するための工程を示す図である。 流体によって冷却されるイオン源の一例を組み立てるための工程を示す図である。 流体によって冷却されるイオン源のさらに別の例を示す概略図である。

Claims (29)

  1. マグネットに磁気的に連結された磁極片と、
    その磁極片と前記マグネットとの間において軸線に対して位置決めされたアノードと
    を有するイオン源であって、
    前記アノードからクーラントに熱を逃がすために、前記アノードと前記マグネットとの間において前記軸線上に配置された冷却プレートであって、その冷却プレートは、前記クーラントが通過して流れることが可能なクーラント・キャビティを形成し、前記アノードは、前記冷却プレートから分離可能であるものと、
    前記アノードから前記冷却プレートに熱を逃がすために、前記アノードと前記冷却プレートとの間に配置された熱移動界面部品であって、熱的には伝導性を有し電気的には絶縁性を有するものと
    を含むイオン源。
  2. 請求項１に記載のイオン源であって、
    前記アノードは、正電位を有し、
    前記冷却プレートは、中性の電位を有するイオン源。
  3. 請求項１に記載のイオン源であって、
    前記熱移動界面部品は、
    熱移動プレートと、
    その熱移動プレートの表面上に設けられ、熱的には伝導性を有し電気的には絶縁性を有する第１の被膜であって、前記アノードと接触しているものと、
    前記熱移動プレートの別の表面上に設けられ、熱的には伝導性を有し電気的には絶縁性を有する第２の被膜であって、前記冷却プレートと接触しているものと
    を含むイオン源。
  4. 請求項１に記載のイオン源であって、
    前記熱移動界面部品は、
    前記アノードと前記冷却プレートとの間に設けられ、熱的には伝導性を有し電気的には絶縁性を有する被膜層を含むイオン源。
  5. 請求項１に記載のイオン源であって、
    前記熱移動界面部品は、
    前記アノードと前記クーラント・キャビティとの間に設けられ、熱的には伝導性を有し電気的には絶縁性を有する被膜を含み、
    その被膜は、前記アノードのうち前記クーラント・キャビティに露出する表面に付着されるイオン源。
  6. 請求項５に記載のイオン源であって、
    前記アノードおよび前記冷却プレートは、前記クーラントが通過して流れることが可能なクーラント・キャビティを形成するために、互いにシールされるイオン源。
  7. 請求項１に記載のイオン源であって、
    前記熱移動界面部品は、
    熱移動プレートと、
    その熱移動プレートと前記クーラント・キャビティとの間に配置され、熱的には伝導性を有し電気的には絶縁性を有する被膜層と
    を含むイオン源。
  8. 請求項７に記載のイオン源であって、
    前記熱移動プレートおよび前記冷却プレートは、前記クーラントが通過して流れることが可能なクーラント・キャビティを形成するために、互いにシールされるイオン源。
  9. 請求項１に記載のイオン源であって、さらに、
    前記冷却プレートと前記アノードとの間において前記軸線に沿って配置されたガス分配プレートを含むイオン源。
  10. 請求項１に記載のイオン源であって、
    前記アノードは、アノード部分組立体内に配置され、
    前記マグネットおよび前記冷却プレートは、マグネット部分組立体内に配置され、
    前記アノード部分組立体および前記マグネット部分組立体は、互いに物理的に接触しているイオン源。
  11. イオン源であって、
    アノードと、
    そのアノードからクーラントに熱を逃がすために、熱伝導が可能な状態で前記アノードに接触する冷却プレートであって、その冷却プレートは、前記クーラントが通過して流れることが可能なクーラント・キャビティを形成し、前記冷却プレートは、前記アノードから分離可能であるものと、
    前記アノードから前記冷却プレートに熱を逃がすために、前記アノードと前記冷却プレートとの間に、それらアノードと冷却プレートとに熱伝導可能に接触する状態で配置された熱移動界面部品であって、熱的には伝導性を有し電気的には絶縁性を有するものと
    を含み、
    前記アノードと前記冷却プレートとは、互いに異なる電位に維持されるイオン源。
  12. イオン源であって、
    アノードと、
    そのアノードからクーラントに熱を逃がすために、熱伝導が可能な状態で前記アノードに接触する冷却プレートであって、その冷却プレートは、前記クーラントが通過して流れることが可能なクーラント・キャビティを形成し、前記冷却プレートは、前記アノードから分離可能であるものと、
    前記アノードから前記冷却プレートに熱を逃がすために、前記アノードと前記冷却プレートとの間に、それらアノードと冷却プレートとに熱伝導可能に接触する状態で配置された熱移動界面部品であって、熱的には伝導性を有し電気的には絶縁性を有するものと
    を含むイオン源。
  13. 請求項１２に記載のイオン源であって、
    前記アノードは、正電位を有し、
    前記冷却プレートは、中性の電位を有するイオン源。
  14. 請求項１２に記載のイオン源であって、
    前記アノードおよび前記冷却プレートは、正の等電位にあるイオン源。
  15. 請求項１２に記載のイオン源であって、
    前記アノードは、アノード部分組立体内に配置され、
    前記マグネットおよび前記冷却プレートは、マグネット部分組立体内に配置され、
    前記アノード部分組立体および前記マグネット部分組立体は、互いに物理的に接触しているイオン源。
  16. イオン源を作動させる方法であって、
    アノード部分組立体およびマグネット部分組立体を提供する工程であって、前記アノード部分組立体は、アノードを有し、前記マグネット部分組立体は、マグネットと冷却プレートとを有し、熱的には伝導性を有し電気的には絶縁性を有する熱移動界面部品が、前記アノードから前記冷却プレートに熱を逃がすために、前記アノードと前記冷却プレートとの間に、それらアノードと冷却プレートとに熱伝導可能に接触する状態で配置され、前記冷却プレートは、クーラントが通過して流れることが可能なクーラント・キャビティを形成し、前記アノード部分組立体は、前記マグネット部分組立体から分離可能であるものと、
    前記アノードから前記クーラントに熱を逃がすために、前記クーラント・キャビティを通過するようにクーラントを流す工程と
    を含む方法。
  17. 請求項１６に記載の方法であって、さらに、
    前記アノードと前記冷却プレートとを、互いに異なる電位に維持する工程を含む方法。
  18. 請求項１６に記載の方法であって、さらに、
    前記アノードは正電位に、前記冷却プレートは中性の電位にそれぞれ維持する工程を含む方法。
  19. イオン源であって、
    アノードを有するアノード部分組立体と、
    マグネットおよび冷却プレートを有するマグネット部分組立体であって、熱的には伝導性を有し電気的には絶縁性を有する熱移動界面部品が、前記アノードから前記冷却プレートに熱を逃がすために、前記アノードと前記冷却プレートとの間に、それらアノードと冷却プレートとに熱伝導可能に接触する状態で配置され、前記冷却プレートは、クーラントが通過して流れることが可能なクーラント・キャビティを形成するものと、
    前記アノード部分組立体を前記マグネット部分組立体に結合する少なくとも１つの部分組立体取付具であって、前記アノード部分組立体および前記マグネット部分組立体は、当該部分組立体取付具の取外しによって分離可能であるものと
    を含むイオン源。
  20. 請求項１９に記載のイオン源であって、
    前記アノード部分組立体は、さらに、磁極片を有し、
    前記アノードは、前記アノード部分組立体と前記マグネット部分組立体とが前記部分組立体取付具によって結合されている状態で、前記磁極片と前記マグネットとの間において軸線に対して位置決めされるイオン源。
  21. 請求項１９に記載のイオン源であって、
    前記アノード部分組立体は、さらに、磁極片を有し、
    前記アノードおよび前記磁極片は、前記アノード部分組立体内において、少なくとも１つのアノード部分組立体取付具によって結合されるイオン源。
  22. イオン源を組み立てる方法であって、
    マグネットと冷却プレートとを有するマグネット部分組立体を組み立てる工程と、
    アノードを有するアノード部分組立体を組み立てる工程であって、前記アノード部分組立体は、アノード部分組立体取付具によって組み立てられるものと、
    部分組立体取付具を用いて前記マグネット部分組立体を前記アノード部分組立体に、前記アノードから前記冷却プレートに熱を逃がすために、前記アノードと前記冷却プレートとの間に、それらアノードと冷却プレートとに熱伝導可能に接触する状態で配置された熱移動界面部品であって、熱的には伝導性を有し電気的には絶縁性を有するものを用いて組み付ける工程と
    を含む方法。
  23. 請求項２２に記載の方法であって、
    前記冷却プレートは、
    クーラント・キャビティと、
    クーラント・キャビティ内に流れ込むためにクーラントが通過して流れるクーラント・ラインと
    を有する方法。
  24. イオン源を分解する方法であって、
    アノード部分組立体とマグネット部分組立体とを結合する少なくとも１つの部分組立体取付具を取り外す工程であって、前記アノード部分組立体は、アノードを有し、前記マグネット部分組立体は、マグネットと冷却プレートとを有し、熱的には伝導性を有し電気的には絶縁性を有する熱移動界面部品が、前記アノードから前記冷却プレートに熱を逃がすために、前記アノードと前記冷却プレートとの間に、それらアノードと冷却プレートとに熱伝導可能に接触する状態で配置されているものと、
    前記アノード部分組立体を前記マグネット部分組立体から分離する工程と、
    前記アノード部分組立体内において、少なくとも１つのアノード部分組立体取付具を取り外す工程と、
    前記アノードを前記アノード部分組立体から取り外す工程と
    を含む方法。
  25. 請求項２４に記載の方法であって、さらに、
    ガス分配プレートを前記アノード部分組立体から取り外す工程を含む方法。
  26. 請求項２４に記載の方法であって、
    前記冷却プレートは、
    クーラント・キャビティと、
    クーラント・キャビティ内に流れ込むようにクーラントが通過して流れるクーラント・ラインと
    を有する方法。
  27. 請求項９に記載のイオン源であって、
    前記ガス分配プレートは、電気的に浮動な状態に置かれているイオン源。
  28. 請求項２６に記載の方法であって、
    前記アノード部分組立体は、前記冷却プレートおよび前記クーラント・ラインを分離することを必要とすることなく、前記マグネット部分組立体から分離される方法。
  29. 請求項２４に記載の方法であって、
    前記分離する工程は、前記アノード部分組立体のボルトを緩める工程を含む方法。
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