JPH0129295B2 - - Google Patents
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- JPH0129295B2 JPH0129295B2 JP19767182A JP19767182A JPH0129295B2 JP H0129295 B2 JPH0129295 B2 JP H0129295B2 JP 19767182 A JP19767182 A JP 19767182A JP 19767182 A JP19767182 A JP 19767182A JP H0129295 B2 JPH0129295 B2 JP H0129295B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J27/00—Ion beam tubes
- H01J27/02—Ion sources; Ion guns
- H01J27/08—Ion sources; Ion guns using arc discharge
- H01J27/14—Other arc discharge ion sources using an applied magnetic field
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Particle Accelerators (AREA)
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
［発明の属する技術分野］
この発明はイオン発生装置に係り、就中低圧気
中放電の一種のクロストフイールド放電を用いた
イオン発生装置に関する。
中放電の一種のクロストフイールド放電を用いた
イオン発生装置に関する。
［従来技術とその問題点］
最近、核融合の分野をはじめ、半導体や金属な
どの表面加工（イオンインプランテーシヨン、イ
オンプレイテイング、エツチングなど）、表面分
析、核物理学などではイオン源として多種のイオ
ン発生装置の利用が増加している。イオン発生量
の多いイオン源として、代表的なものはプラズマ
を生成してその構成粒子のイオンを引出す形式の
もので、デユオプラズマトロン、デユオピガトロ
ン、無外部磁場アーク放電形などが多く使用され
ている。このプラズマ生成形イオン源は共通し
て、ガス効率が悪いという欠点を有する。ガス効
率が悪いこととはイオンビームとともに大量の中
性気体分子がイオン源から流出することで、その
結果としてイオン加速部で絶縁破壊を生起し易く
なり高エネルギ加速が困難になること、イオンビ
ームがそのまわりにプラズマを形成し、その電子
がイオン加速部でイオンと逆向きにイオン源側へ
加速されて電極に衝突し、更にイオン源に向つて
加速される途中の電子は、イオン源から流出する
気体分子を電離することにより数を増すので、電
極の昇温が急速で、長時間イオンが加速すると電
極が破壊される欠点があつた。
どの表面加工（イオンインプランテーシヨン、イ
オンプレイテイング、エツチングなど）、表面分
析、核物理学などではイオン源として多種のイオ
ン発生装置の利用が増加している。イオン発生量
の多いイオン源として、代表的なものはプラズマ
を生成してその構成粒子のイオンを引出す形式の
もので、デユオプラズマトロン、デユオピガトロ
ン、無外部磁場アーク放電形などが多く使用され
ている。このプラズマ生成形イオン源は共通し
て、ガス効率が悪いという欠点を有する。ガス効
率が悪いこととはイオンビームとともに大量の中
性気体分子がイオン源から流出することで、その
結果としてイオン加速部で絶縁破壊を生起し易く
なり高エネルギ加速が困難になること、イオンビ
ームがそのまわりにプラズマを形成し、その電子
がイオン加速部でイオンと逆向きにイオン源側へ
加速されて電極に衝突し、更にイオン源に向つて
加速される途中の電子は、イオン源から流出する
気体分子を電離することにより数を増すので、電
極の昇温が急速で、長時間イオンが加速すると電
極が破壊される欠点があつた。
更にプラズマ生成形イオン源は、電子供給のた
めに熱陰極を持ち、熱陰極の寿命が短いことが、
この形のイオン源の共通の欠点であることは周知
されている。
めに熱陰極を持ち、熱陰極の寿命が短いことが、
この形のイオン源の共通の欠点であることは周知
されている。
これらの欠点を解決するものとして、冷陰極で
ガス効率の良いPIG形イオン源が提案されてい
る。
ガス効率の良いPIG形イオン源が提案されてい
る。
例えば第１図に示すような構成のイオン発生装
置がある。この従来のイオン発生装置は円筒状の
陽極１とこの陽極１の中空部２を覆うように陽極
１の両端部に近接して設けた一対の陰極３，４と
これらの陽極１および陰極３，４を収納する真空
容器５と、この真空容器５の外に絶縁して陽極１
および陰極３，４に所定の電位を与える導出部、
すなわちリード線６，７と、陽極１の筒軸方向に
磁場を印加する磁場発生装置８とを主たる要素と
して構成されている。陽極１は両端に開口部を有
し、陰極３，４との間に空隙を設けて中空部２内
にガス体が侵入できるようになつている。陰極３
はイオン（Ii）を取り出す側に設けられ、円板状
でその中心部に陽極１の中空部２と同軸に貫通孔
９が設けられている。陰極４は陰極３と対向して
設けられているが共通の電位となるように電気的
に接続されている。陽極１は直流電源１３に接続
され陰極３，４は電流測定装置１５を介して接地
されている。ここに流れる電流（Ik）は電流測定
装置２５で測定される。磁場発生装置８は真空容
器５の周囲を円筒状に包囲してなり、電源８ａの
付勢により陽極の中空部２の筒軸方向に平行した
磁場を発生するように構成されている。
置がある。この従来のイオン発生装置は円筒状の
陽極１とこの陽極１の中空部２を覆うように陽極
１の両端部に近接して設けた一対の陰極３，４と
これらの陽極１および陰極３，４を収納する真空
容器５と、この真空容器５の外に絶縁して陽極１
および陰極３，４に所定の電位を与える導出部、
すなわちリード線６，７と、陽極１の筒軸方向に
磁場を印加する磁場発生装置８とを主たる要素と
して構成されている。陽極１は両端に開口部を有
し、陰極３，４との間に空隙を設けて中空部２内
にガス体が侵入できるようになつている。陰極３
はイオン（Ii）を取り出す側に設けられ、円板状
でその中心部に陽極１の中空部２と同軸に貫通孔
９が設けられている。陰極４は陰極３と対向して
設けられているが共通の電位となるように電気的
に接続されている。陽極１は直流電源１３に接続
され陰極３，４は電流測定装置１５を介して接地
されている。ここに流れる電流（Ik）は電流測定
装置２５で測定される。磁場発生装置８は真空容
器５の周囲を円筒状に包囲してなり、電源８ａの
付勢により陽極の中空部２の筒軸方向に平行した
磁場を発生するように構成されている。
このように構成されたイオン発生装置は真空容
器５の開放側（図中左端）を、例えば図示しない
イオンエツチング装置に接続して、このイオンエ
ツチング装置と共に真空容器５内を図示しない排
気装置によつて予め所望の真空度に排気してお
く。そしてこのイオン発生装置を作動する時に、
イオンエツチング装置の側から真空容器５の内部
に所望の気体例えばArガス等を供給し、陽極１
の中空部２で気中放電を行なわせ、イオンを発生
させる。発生したイオンは陰極３の貫通孔９から
イオンエツチング装置に放出され、エツチングに
利用される。イオン発生装置の作動条件は、用途
によつて適宜に選べばよいが、一例を示すと、真
空容器５内の作動気体密度は１×1017ｍ-3、陽極
中空部半径は7.5mm、陽陰極間電圧は5KV、磁場
は0.15Tである。イオンは該開口９から矢印方向
に取り出される。すなわち、このイオン発生装置
はPIG形で通常高真空領域の中性気体分子密度を
有する空間における気中放電の一種であるPIG放
電を生成し、放電空間で生成されたイオンが陰極
の陽極空間の中心的軸が陰極表面と交わる部位に
集中的に、衝突することを利用し、陰極の該部位
に開口を設けイオンを取り出すものであり、冷陰
極であること、ガス効率の良いものを製作できる
ことの長所を有する。反面、 (1) Ｊ、Ｃ、Helmer and Ｒ、Ｌ、Jensen：
Electrical Characteristics of ａ Penning
Discharge；Proc IRE、49（61）1920 (2) Ｗ、Knauer：Mechanism of the Penning
Discharge at Low Pressnres；Ｊ、Appl、
Phys、33（62）、2093 に示される様に、取出されたイオンビームの運動
エネルギーの幅が広く、ビームの集束や平行度を
良くするためにはビームラインの構成が非常に困
難であるという欠点があつた。
器５の開放側（図中左端）を、例えば図示しない
イオンエツチング装置に接続して、このイオンエ
ツチング装置と共に真空容器５内を図示しない排
気装置によつて予め所望の真空度に排気してお
く。そしてこのイオン発生装置を作動する時に、
イオンエツチング装置の側から真空容器５の内部
に所望の気体例えばArガス等を供給し、陽極１
の中空部２で気中放電を行なわせ、イオンを発生
させる。発生したイオンは陰極３の貫通孔９から
イオンエツチング装置に放出され、エツチングに
利用される。イオン発生装置の作動条件は、用途
によつて適宜に選べばよいが、一例を示すと、真
空容器５内の作動気体密度は１×1017ｍ-3、陽極
中空部半径は7.5mm、陽陰極間電圧は5KV、磁場
は0.15Tである。イオンは該開口９から矢印方向
に取り出される。すなわち、このイオン発生装置
はPIG形で通常高真空領域の中性気体分子密度を
有する空間における気中放電の一種であるPIG放
電を生成し、放電空間で生成されたイオンが陰極
の陽極空間の中心的軸が陰極表面と交わる部位に
集中的に、衝突することを利用し、陰極の該部位
に開口を設けイオンを取り出すものであり、冷陰
極であること、ガス効率の良いものを製作できる
ことの長所を有する。反面、 (1) Ｊ、Ｃ、Helmer and Ｒ、Ｌ、Jensen：
Electrical Characteristics of ａ Penning
Discharge；Proc IRE、49（61）1920 (2) Ｗ、Knauer：Mechanism of the Penning
Discharge at Low Pressnres；Ｊ、Appl、
Phys、33（62）、2093 に示される様に、取出されたイオンビームの運動
エネルギーの幅が広く、ビームの集束や平行度を
良くするためにはビームラインの構成が非常に困
難であるという欠点があつた。
［発明の目的］
この発明の目的は、上述した従来装置の欠点を
改良したもので、イオン発生装置に制御電極を設
けることにより、冷陰極でガス効率が良い、しか
も取出されたイオンビームの運動エネルギーの幅
を小さくでき、さらには、イオン加速部などを付
加せずにイオン源だけを制御することにより、出
力ビームのイオン運動エネルギーの平均値を、大
幅かつ簡易に制御できるという、従来のPIG形及
びプラズマ生成形イオン源では不可能であつた有
用な機能を実現するイオン発生装置を提供するこ
とにある。
改良したもので、イオン発生装置に制御電極を設
けることにより、冷陰極でガス効率が良い、しか
も取出されたイオンビームの運動エネルギーの幅
を小さくでき、さらには、イオン加速部などを付
加せずにイオン源だけを制御することにより、出
力ビームのイオン運動エネルギーの平均値を、大
幅かつ簡易に制御できるという、従来のPIG形及
びプラズマ生成形イオン源では不可能であつた有
用な機能を実現するイオン発生装置を提供するこ
とにある。
［発明の概要］
この発明は、貫通した中空部を有する陽極と、
この陽極の一方の開口端に近接して設け、かつ前
記開口の周辺部を覆う如く設けた板状部と、該板
状部に固着され前記陽極の中空部に延在しかつ該
陽極の中空部と同軸の管状部とからなる制御電極
と、制御電極の管状部の中空部を覆うごとく配設
された第一の陰極と、陽極の他方の開口端に近接
して設け、陽極の中空部と同軸の貫通孔を有する
第二の陰極と、前記各電極を真空内に配置し、前
記陽極と前記制御電極との間及び前記制御電極と
前記陰極との間に電圧を印加し、かつ前記陽極の
中空部の軸心方向に磁場を印加し、前記陽極の中
空部内にガスを導入して気中放電を発生させ、こ
の放電により発生したイオンを前記第二の陰極に
設けた貫通孔から取り出す如く構成したイオン発
生装置を提供する。
この陽極の一方の開口端に近接して設け、かつ前
記開口の周辺部を覆う如く設けた板状部と、該板
状部に固着され前記陽極の中空部に延在しかつ該
陽極の中空部と同軸の管状部とからなる制御電極
と、制御電極の管状部の中空部を覆うごとく配設
された第一の陰極と、陽極の他方の開口端に近接
して設け、陽極の中空部と同軸の貫通孔を有する
第二の陰極と、前記各電極を真空内に配置し、前
記陽極と前記制御電極との間及び前記制御電極と
前記陰極との間に電圧を印加し、かつ前記陽極の
中空部の軸心方向に磁場を印加し、前記陽極の中
空部内にガスを導入して気中放電を発生させ、こ
の放電により発生したイオンを前記第二の陰極に
設けた貫通孔から取り出す如く構成したイオン発
生装置を提供する。
［発明の実施例］
以下、この発明を実施例にもとづいて詳細に説
明する。第２及び３図は、この発明によるイオン
発生装置の一実施例を示すもので、第２図は回路
図、第３図は要部縦断面図である。なお第１図で
示した部分と共通の部分は同一符号で示し、その
詳細を省略する。この実施例では従来装置の共通
部分を用いて適用したが、これに限定されるもの
ではなく、この発明の主旨を逸脱しない範囲で自
由に適用できる。
明する。第２及び３図は、この発明によるイオン
発生装置の一実施例を示すもので、第２図は回路
図、第３図は要部縦断面図である。なお第１図で
示した部分と共通の部分は同一符号で示し、その
詳細を省略する。この実施例では従来装置の共通
部分を用いて適用したが、これに限定されるもの
ではなく、この発明の主旨を逸脱しない範囲で自
由に適用できる。
この実施例に示すイオン発生装置の主要部は、
貫通した中空部２を有する陽極１と、この中空部
２にその軸心に平行な磁場を印加する磁場発生装
置８と、上記陽極１の一方の開口端に離間かつ近
接して配設され、該陽極１の開口の周辺部を覆う
ごとく配設された板状部１０ａと、それに固着さ
れ陽極の中空部２に延在しかつ中空部２と同軸の
管状部１０ｂとからなる制御電極１０と、該制御
電極の管状部１０ｂの中空部を覆うごとく配設さ
れた第一の陰極１１と、陽極１の他方の開口端に
離間かつ近接して配設され、陽極の中空部２と同
軸に穿設されたイオン取出し用の貫通孔９を有す
る第二の陰極１２と、陽極１に制御電極１０の電
位よりも高い電位を与える電源１３と、制御電極
１０に第一及び第二の電位よりも高い電位を与え
る電源１４と陽極の中空部へイオンとなるべき気
体を供給する開示されない気体源で構成される。
この実施例では、二つの陰極１１，１２は接地さ
れている。陽極１の電位Va及び制御電極１０の
電位Vgは適宜選択できるが、放電の特性上から
は好ましくは600V＜Vg＜Va−500V＝4500Vの関
係がある。
貫通した中空部２を有する陽極１と、この中空部
２にその軸心に平行な磁場を印加する磁場発生装
置８と、上記陽極１の一方の開口端に離間かつ近
接して配設され、該陽極１の開口の周辺部を覆う
ごとく配設された板状部１０ａと、それに固着さ
れ陽極の中空部２に延在しかつ中空部２と同軸の
管状部１０ｂとからなる制御電極１０と、該制御
電極の管状部１０ｂの中空部を覆うごとく配設さ
れた第一の陰極１１と、陽極１の他方の開口端に
離間かつ近接して配設され、陽極の中空部２と同
軸に穿設されたイオン取出し用の貫通孔９を有す
る第二の陰極１２と、陽極１に制御電極１０の電
位よりも高い電位を与える電源１３と、制御電極
１０に第一及び第二の電位よりも高い電位を与え
る電源１４と陽極の中空部へイオンとなるべき気
体を供給する開示されない気体源で構成される。
この実施例では、二つの陰極１１，１２は接地さ
れている。陽極１の電位Va及び制御電極１０の
電位Vgは適宜選択できるが、放電の特性上から
は好ましくは600V＜Vg＜Va−500V＝4500Vの関
係がある。
次にこの発明の作用効果を説明する。従来の実
施例の特性を示す線図第４図と、本発明の実施例
の特性を示す線図第５図を対比させながら説明す
る。
施例の特性を示す線図第４図と、本発明の実施例
の特性を示す線図第５図を対比させながら説明す
る。
第４図ａ，ｂおよび第５図ａ，ｂは、放電部分
の空間電位Ｖを、陽極の円筒状中空部の対称軸に
一致する軸をもつ円筒座標ｒ，ｚで示したもので
ある。陰極４あるいは１１の陽極側の表面をｚ＝
０、陰極３あるいは１２の陽極側の表面をＺ＝
Z4、陽極の長手方向の中心面をＺ＝Z1で示してあ
る。陽極の中空部２の半径をra、陽極電位をVa、
陰極電位を０として示してある。
の空間電位Ｖを、陽極の円筒状中空部の対称軸に
一致する軸をもつ円筒座標ｒ，ｚで示したもので
ある。陰極４あるいは１１の陽極側の表面をｚ＝
０、陰極３あるいは１２の陽極側の表面をＺ＝
Z4、陽極の長手方向の中心面をＺ＝Z1で示してあ
る。陽極の中空部２の半径をra、陽極電位をVa、
陰極電位を０として示してある。
第４図ａ及び第５図ａはｒ＝０の線に沿つた空
間電位を示し、第４図ｂ及び第５図ｂは平面Ｚ＝
Z1上の空間電位を示す。まず従来の装置の場合を
第４図で説明する。放電していない状態で、陽極
に電圧Vaが印加されている場合、陽極中空部の
中心付近では、空間電位はほぼVaに等しくなる。
この空間電位を点線で示してある。放電している
状態では、陽極中空部と２枚の陰極面で包囲され
る空間に、電子が多数捕獲され、電子群による空
間電荷により陽極中空部に電場が形成され、陽極
中空部の電位は放電していないときの電位より大
きく下降する。放電している状態での空間電位分
布を、第４図ａ，ｂに実線で示す。V0は陰極降
下であり、その値は、イオン源として通常使用さ
れるPIG放電においてはVaに較べて非常に小さ
い。
間電位を示し、第４図ｂ及び第５図ｂは平面Ｚ＝
Z1上の空間電位を示す。まず従来の装置の場合を
第４図で説明する。放電していない状態で、陽極
に電圧Vaが印加されている場合、陽極中空部の
中心付近では、空間電位はほぼVaに等しくなる。
この空間電位を点線で示してある。放電している
状態では、陽極中空部と２枚の陰極面で包囲され
る空間に、電子が多数捕獲され、電子群による空
間電荷により陽極中空部に電場が形成され、陽極
中空部の電位は放電していないときの電位より大
きく下降する。放電している状態での空間電位分
布を、第４図ａ，ｂに実線で示す。V0は陰極降
下であり、その値は、イオン源として通常使用さ
れるPIG放電においてはVaに較べて非常に小さ
い。
第４図ｃは陰極の貫通部９より取出されたイオ
ンビームの、イオンの運動エネルギの分布を示
す。なお本発明は取出すイオンの種類を制限する
ものでなく、多荷イオンも取出してよいが、説明
の簡単な一荷イオンを実施例として採る。横軸ｕ
は運動エネルギであり、縦軸ｆは運動エネルギが
ｕ以上ｕ＋du未満のイオンの、単位時間に取出
される数がfduであると定義した分布函数である。
ンビームの、イオンの運動エネルギの分布を示
す。なお本発明は取出すイオンの種類を制限する
ものでなく、多荷イオンも取出してよいが、説明
の簡単な一荷イオンを実施例として採る。横軸ｕ
は運動エネルギであり、縦軸ｆは運動エネルギが
ｕ以上ｕ＋du未満のイオンの、単位時間に取出
される数がfduであると定義した分布函数である。
イオンは、放電部に導入された中性分子等が、
電子と衝突し電離することで生成される。中性分
子等と電子の大きな質量比のため、衝突で得るイ
オンの運動エネルギは非常に小さい。イオンが取
出された部位の電位は陰極電位と等しく、０であ
るから、イオンの運動エネルギは、実際上、その
発生した部位の空間電位Ｖと陰極電位の差だけ加
速されたもので、電子の電荷を−ｅとおくと、
eVである。イオンはV0以上Va未満の電位で生成
されるので、ｆはeV0≦ｕ≦eVaの範囲だけで、
０でない値をとり得る。第４図ｃは実測した例で
ある。PIGイオン源の大きな欠点であるｆの広い
分布は空間電位がV0からVaの広い範囲に分布す
ることが原因である。
電子と衝突し電離することで生成される。中性分
子等と電子の大きな質量比のため、衝突で得るイ
オンの運動エネルギは非常に小さい。イオンが取
出された部位の電位は陰極電位と等しく、０であ
るから、イオンの運動エネルギは、実際上、その
発生した部位の空間電位Ｖと陰極電位の差だけ加
速されたもので、電子の電荷を−ｅとおくと、
eVである。イオンはV0以上Va未満の電位で生成
されるので、ｆはeV0≦ｕ≦eVaの範囲だけで、
０でない値をとり得る。第４図ｃは実測した例で
ある。PIGイオン源の大きな欠点であるｆの広い
分布は空間電位がV0からVaの広い範囲に分布す
ることが原因である。
以下第５図を用いて本発明の作用、効果を説明
する。
する。
本発明による装置は、空間電位の分布を狭い範
囲に限り、ｆの狭い分布を実現したものである。
制御電極１０の電位Vgは、外部より与えられる
ので制御電極のある位置での制御電極がないと仮
想した場合（第４図で示した様な場合）の空間電
位Vg′と実際上一致しないと考えてよい。まずVg
＞Vg′の場合を考えると、電子はポテンシヤルエ
ネルギの低い制御電極１０に衝突吸収される。ド
リフト速度は非常に大きいので、電子の密度は急
激に減少し、その空間電位による電場は同じく急
激に減少する。陽極の電位Vaは外部から与えら
れているので、電場の減少の結果、空間電位は陽
極電位に近づき、Vg′＝Vgとなるまでこの変化は
進行する。
囲に限り、ｆの狭い分布を実現したものである。
制御電極１０の電位Vgは、外部より与えられる
ので制御電極のある位置での制御電極がないと仮
想した場合（第４図で示した様な場合）の空間電
位Vg′と実際上一致しないと考えてよい。まずVg
＞Vg′の場合を考えると、電子はポテンシヤルエ
ネルギの低い制御電極１０に衝突吸収される。ド
リフト速度は非常に大きいので、電子の密度は急
激に減少し、その空間電位による電場は同じく急
激に減少する。陽極の電位Vaは外部から与えら
れているので、電場の減少の結果、空間電位は陽
極電位に近づき、Vg′＝Vgとなるまでこの変化は
進行する。
電子はドリフト運動とドリフト中心のまわりの
施回運動とにより大きな運動エネルギを有する。
従つてVg′＝Vgとなつても引きつづき電子密度の
減少は続き、Vg′＞Vgとなる。Vg′とVgの差Vg′
−Vgが過大になると、制御電極のポテンシヤル
エネルギが過大となるため、電子は制御電極に到
達しなくなり、制御電極との衝突による電子密度
に減少は無くなり、制御電極が無い場合の空間電
位分布に近づく様に、電子密度が増加し、その結
果としてVg′が減少し、Vg′−Vgが過大でなくな
るまでこの過程は進行する。Vg′−Vgが、電子の
運動エネルギ等で決まる一定値になつたときに、
放電は安定し、かつ安定でない場合には安定状態
へ移行する。すなわち、空間電位等を制御すると
いう作用を、制御電極は有する。制御された空間
電位分布は、第５図ａ，ｂに示した様になる。
施回運動とにより大きな運動エネルギを有する。
従つてVg′＝Vgとなつても引きつづき電子密度の
減少は続き、Vg′＞Vgとなる。Vg′とVgの差Vg′
−Vgが過大になると、制御電極のポテンシヤル
エネルギが過大となるため、電子は制御電極に到
達しなくなり、制御電極との衝突による電子密度
に減少は無くなり、制御電極が無い場合の空間電
位分布に近づく様に、電子密度が増加し、その結
果としてVg′が減少し、Vg′−Vgが過大でなくな
るまでこの過程は進行する。Vg′−Vgが、電子の
運動エネルギ等で決まる一定値になつたときに、
放電は安定し、かつ安定でない場合には安定状態
へ移行する。すなわち、空間電位等を制御すると
いう作用を、制御電極は有する。制御された空間
電位分布は、第５図ａ，ｂに示した様になる。
［発明の効果］
本発明の効果は陰極の貫通孔９より取出された
イオンビームの運動エネルギ分布函数ｆを示す第
５図ｃに示される。ｆは、第４図ｃに示した場合
と同様に、eV0ｕ＜eVaだけで零でない値を持
ち、第５図ｃに示される様な曲線となる。制御さ
れた放電ではｕの最小値eV0は、必要に応じ技術
的に可能な範囲で、大きくできる。エネルギの最
大値と最小値の差ｅ（Va−V0）は、放電を維持す
るため一定値以上必要であるが、Va及びV0を可
能な限り大きくすることにより、エネルギ幅の相
対値を表わす数γ γ＝ｅ（Va−V0）／eVa＝１−V0／Va は１より非常に小さくできる。一方従来の装置で
はｒ１である。これがこの発明の第一の効果で
ある。
イオンビームの運動エネルギ分布函数ｆを示す第
５図ｃに示される。ｆは、第４図ｃに示した場合
と同様に、eV0ｕ＜eVaだけで零でない値を持
ち、第５図ｃに示される様な曲線となる。制御さ
れた放電ではｕの最小値eV0は、必要に応じ技術
的に可能な範囲で、大きくできる。エネルギの最
大値と最小値の差ｅ（Va−V0）は、放電を維持す
るため一定値以上必要であるが、Va及びV0を可
能な限り大きくすることにより、エネルギ幅の相
対値を表わす数γ γ＝ｅ（Va−V0）／eVa＝１−V0／Va は１より非常に小さくできる。一方従来の装置で
はｒ１である。これがこの発明の第一の効果で
ある。
次にこの発明による他の効果を説明すると、電
源１４の出力電圧を変化させると、Va−V0の値
を変化させずに、V0の値を変化させることがで
きる。すなわち、陰極と他の電極の間の電圧で、
イオンの平均エネルギを制御することができる。
これがこの発明の第二の効果である。
源１４の出力電圧を変化させると、Va−V0の値
を変化させずに、V0の値を変化させることがで
きる。すなわち、陰極と他の電極の間の電圧で、
イオンの平均エネルギを制御することができる。
これがこの発明の第二の効果である。
第１図は従来のPIG形イオン発生装置の構成を
示す図、第２図はこの発明のイオン発生装置の一
実施例を示す回路図、第３図はこの発明の一実施
例の要部を示す断面図、第４図は従来のPIGイオ
ン発生装置の特性を示す線図、第５図はこの発明
の実施例の特性を示す線図、である。 １……陽極、２……中空部、３，４……陰極、
５……真空容器、８……磁場発生装置、９……イ
オン取出し貫通孔、１０……制御電極、１０ａ…
…板状部、１０ｂ……管状部、１１……第一の陰
極、１２……第二の陰極、１３，１４……電源。
示す図、第２図はこの発明のイオン発生装置の一
実施例を示す回路図、第３図はこの発明の一実施
例の要部を示す断面図、第４図は従来のPIGイオ
ン発生装置の特性を示す線図、第５図はこの発明
の実施例の特性を示す線図、である。 １……陽極、２……中空部、３，４……陰極、
５……真空容器、８……磁場発生装置、９……イ
オン取出し貫通孔、１０……制御電極、１０ａ…
…板状部、１０ｂ……管状部、１１……第一の陰
極、１２……第二の陰極、１３，１４……電源。
Claims (1)
- １ 貫通した中空部を有する陽極と、この陽極の
一方の開口端に離間かつ近接して配設され、該陽
極の開口の周辺部を覆うごとく配設された板状部
と該板状部に固着され該陽極の中空部に延在し、
かつ該陽極の中空部と同軸の管状部とからなる制
御電極と、該制御電極の管状部の中空部を覆うご
とく配設された第一の陰極と、陽極の他方の開口
端に離間かつ近接して配設され、該陽極の中空部
と同軸の貫通孔を有する第二の陰極と、陽極には
制御電極電位よりも高い電位を与える手段と、第
一及び第二の陰極には制御電極電位よりも低い電
位を与える手段と、前記陽極の中空部にその軸心
に実質的に平行な磁場を印加する手段と、前記陽
極の中空部にイオンとなるべき気体を供給する手
段とを具備したことを特徴とするイオン発生装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19767182A JPS5987738A (ja) | 1982-11-12 | 1982-11-12 | イオン発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19767182A JPS5987738A (ja) | 1982-11-12 | 1982-11-12 | イオン発生装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5987738A JPS5987738A (ja) | 1984-05-21 |
| JPH0129295B2 true JPH0129295B2 (ja) | 1989-06-09 |
Family
ID=16378392
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19767182A Granted JPS5987738A (ja) | 1982-11-12 | 1982-11-12 | イオン発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5987738A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03266346A (ja) * | 1990-03-14 | 1991-11-27 | Toshiba Corp | イオン生成装置 |
-
1982
- 1982-11-12 JP JP19767182A patent/JPS5987738A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5987738A (ja) | 1984-05-21 |
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