JPH02121233A - イオン源 - Google Patents
イオン源Info
- Publication number
- JPH02121233A JPH02121233A JP63273642A JP27364288A JPH02121233A JP H02121233 A JPH02121233 A JP H02121233A JP 63273642 A JP63273642 A JP 63273642A JP 27364288 A JP27364288 A JP 27364288A JP H02121233 A JPH02121233 A JP H02121233A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electron beam
- ion
- plasma generation
- generation chamber
- generating chamber
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims abstract description 34
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 claims abstract description 25
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 4
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 abstract description 5
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 abstract 1
- 230000005593 dissociations Effects 0.000 abstract 1
- 230000005596 ionic collisions Effects 0.000 abstract 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 3
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
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- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000010849 ion bombardment Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はイオン源に関し、特に電子衝撃型イオン源に関
する。
する。
イオンビーム装置に従来から用いられているイオン源の
一つとしてフリーマン型イオン源、カウフマン型イオン
源などの電子衝撃型イオン源がある。これらのイオン源
は、プラズマ生成室内に配置したフィラメントから放出
される熱電子とイオン化ガスとの衝突電離を利用してプ
ラズマ生成を行なっている。（石川順三著、「イオン源
工学」、アイオニクス、４１１〜４２０頁（１９８６）
参照）。この型のイオン源は、通常、熱電子のエネルギ
としてイオン化ガスの電離断面積が最大となる数１０〜
数１００ｅＶを利用するため比較的高密度のプラズマを
生成することができる。
一つとしてフリーマン型イオン源、カウフマン型イオン
源などの電子衝撃型イオン源がある。これらのイオン源
は、プラズマ生成室内に配置したフィラメントから放出
される熱電子とイオン化ガスとの衝突電離を利用してプ
ラズマ生成を行なっている。（石川順三著、「イオン源
工学」、アイオニクス、４１１〜４２０頁（１９８６）
参照）。この型のイオン源は、通常、熱電子のエネルギ
としてイオン化ガスの電離断面積が最大となる数１０〜
数１００ｅＶを利用するため比較的高密度のプラズマを
生成することができる。
しかしながら上述した従来のイオン源では、プラズマ生
成室内にフィラメントが配置されているために、生成さ
れたイオンがフィラメント周囲に形成されるイオンシー
スを通してフィラメントを衝撃する事になる。従ってフ
ィラメント寿命がきわめて短いという欠点を有していた
。
成室内にフィラメントが配置されているために、生成さ
れたイオンがフィラメント周囲に形成されるイオンシー
スを通してフィラメントを衝撃する事になる。従ってフ
ィラメント寿命がきわめて短いという欠点を有していた
。
本発明の目的は、このような欠点を除去し、長寿命の電
子衝撃型イオン源を提供することにある。
子衝撃型イオン源を提供することにある。
本発明のイオン源は、第１の真空排気手段により排気さ
れる真空室に、電子ビーム発生手段としてフィラメント
カソードと、このカソードに続いてウェネルトおよびア
ノードとを備えた第１の領域と、 この第１の領域で発生した電子ビームを通過させ前記第
１の真空室と連結された細管と、この細管の外周に設け
られ前記電子ビームを集束せしめる複数個のソレノイド
コイルとからなる第２の領域と、 第２の真空排気手段により排気され前記細管と連結した
プラズマ生成室と、このプラズマ生成室の前記細管との
連結部に設けられた減速電極と、前記プラズマ生成室に
イオン化ガスを導入する手段と、前記プラズマ生成室外
周に配置されたソレノイドコイルと、前記プラズマ生成
室から生成イオンを導入するイオン引出し機構とを備え
た第３の領域とにより構成されることを特徴とする。
れる真空室に、電子ビーム発生手段としてフィラメント
カソードと、このカソードに続いてウェネルトおよびア
ノードとを備えた第１の領域と、 この第１の領域で発生した電子ビームを通過させ前記第
１の真空室と連結された細管と、この細管の外周に設け
られ前記電子ビームを集束せしめる複数個のソレノイド
コイルとからなる第２の領域と、 第２の真空排気手段により排気され前記細管と連結した
プラズマ生成室と、このプラズマ生成室の前記細管との
連結部に設けられた減速電極と、前記プラズマ生成室に
イオン化ガスを導入する手段と、前記プラズマ生成室外
周に配置されたソレノイドコイルと、前記プラズマ生成
室から生成イオンを導入するイオン引出し機構とを備え
た第３の領域とにより構成されることを特徴とする。
本発明のイオン源において、フィラメントから射出され
た電子ビームは、比較的高電圧で加速され、ソレノイド
コイルにより集束されて細管を通過する。そしてプラズ
マ生成室に突入する直前に減速され、プラズマ生成室内
でイオン化ガスを衝突電離する。このような加速・減速
方式を用いて、電子ビームをイオン化ガスの電離断面積
が最大となるようなエネルギにすることにより比較的高
密度のプラズマが形成される。このとき細管を流量抵抗
とする差動排気方式を用いて排気するため、フィラメン
ト付近を高真空に保つことができる。従ってフィラメン
トのイオン衝撃がほとんどなく長寿命のイオン源を得る
ことができる。
た電子ビームは、比較的高電圧で加速され、ソレノイド
コイルにより集束されて細管を通過する。そしてプラズ
マ生成室に突入する直前に減速され、プラズマ生成室内
でイオン化ガスを衝突電離する。このような加速・減速
方式を用いて、電子ビームをイオン化ガスの電離断面積
が最大となるようなエネルギにすることにより比較的高
密度のプラズマが形成される。このとき細管を流量抵抗
とする差動排気方式を用いて排気するため、フィラメン
ト付近を高真空に保つことができる。従ってフィラメン
トのイオン衝撃がほとんどなく長寿命のイオン源を得る
ことができる。
以下、図面により本発明の詳細な説明する。
第１図は本発明の一実施例を模式的に示す断面図である
。２５００°に以上に通電加熱されたフィラメント１に
は０〜−１０ｋＶの加速電源１２の電圧が印加されてお
り、電子ビーム１８を発生・加速する。この電子ビーム
電流量はウェネルト２に印加するバイアス電源１３の電
圧によって調整する。このように比較的高電圧で電子ビ
ームを加速するのは大電流を得るとともに、後述する細
管１０などの差動排気のための流量抵抗中の輸送を効率
よく行なうためである０発生した電子ビームは、ソレノ
イドコイル６によって集束されてアノード３、細管１０
を通過し、プラズマ生成室に突入する。輸送途中を無電
界空間とするために、図に示すようにアノー゛ドの一部
が細管１０の内面を覆う構造となっている。
。２５００°に以上に通電加熱されたフィラメント１に
は０〜−１０ｋＶの加速電源１２の電圧が印加されてお
り、電子ビーム１８を発生・加速する。この電子ビーム
電流量はウェネルト２に印加するバイアス電源１３の電
圧によって調整する。このように比較的高電圧で電子ビ
ームを加速するのは大電流を得るとともに、後述する細
管１０などの差動排気のための流量抵抗中の輸送を効率
よく行なうためである０発生した電子ビームは、ソレノ
イドコイル６によって集束されてアノード３、細管１０
を通過し、プラズマ生成室に突入する。輸送途中を無電
界空間とするために、図に示すようにアノー゛ドの一部
が細管１０の内面を覆う構造となっている。
電子ビームがプラズマ生成室に突入する際、減速電極４
に印加された減速電源１４の電圧により、電子ビームは
イオン化ガスの電離断面積が最大となる数ｌＯ〜数１０
０ｅＶに減速される。このとき電子ビームは発散する方
向に力を受けるが、ソレノイドコイル８によって発散の
程度を調整することができる。この発散を抑えるのはソ
レノイドコイル８による必要はなく、例えばソレノイド
コイル６を減速電極付近のみ強磁界になるように構成す
ればソレノイドコイル８は無くともよい 数１０〜数１００ｅＶに減速された電子ビームは、イオ
ン化ガス導入装置１１によってプラズマ生成室９に導入
されたイオン化ガスを衝突電離し、プラズマを形成する
。ソレノイドコイル７は、形成されたプラズマを閉じこ
めるとともに、プラズマ生成室９に突入した電子ビーム
の発散を抑える役目を果たしている。引出し電８ｉ！５
に引出し電源１５の電圧を印加することによりイオンビ
ーム１９が引き出される。
に印加された減速電源１４の電圧により、電子ビームは
イオン化ガスの電離断面積が最大となる数ｌＯ〜数１０
０ｅＶに減速される。このとき電子ビームは発散する方
向に力を受けるが、ソレノイドコイル８によって発散の
程度を調整することができる。この発散を抑えるのはソ
レノイドコイル８による必要はなく、例えばソレノイド
コイル６を減速電極付近のみ強磁界になるように構成す
ればソレノイドコイル８は無くともよい 数１０〜数１００ｅＶに減速された電子ビームは、イオ
ン化ガス導入装置１１によってプラズマ生成室９に導入
されたイオン化ガスを衝突電離し、プラズマを形成する
。ソレノイドコイル７は、形成されたプラズマを閉じこ
めるとともに、プラズマ生成室９に突入した電子ビーム
の発散を抑える役目を果たしている。引出し電８ｉ！５
に引出し電源１５の電圧を印加することによりイオンビ
ーム１９が引き出される。
プラズマ生成室に導入されるガス圧は、高密度のプラズ
マを形成させるため１０−３〜１０−’Ｔｏｒｒと比較
的高い。しかし、細管１０、アノード３、減速電極４を
流量抵抗とする差動排気により、フィラメント１、ウェ
ネルト２などが配置されている第１の領域の真空度はＩ
Ｘ １０−’Ｔｏｒｒ以下に保つことができる。この
ような差動排気の流量抵抗中を低速度で大電流の電子ビ
ームを輸送することは困難であるが、加速・減速方式に
より細管１０中では比較的高速度であるので効率よく電
子ビームを輸送することができる。
マを形成させるため１０−３〜１０−’Ｔｏｒｒと比較
的高い。しかし、細管１０、アノード３、減速電極４を
流量抵抗とする差動排気により、フィラメント１、ウェ
ネルト２などが配置されている第１の領域の真空度はＩ
Ｘ １０−’Ｔｏｒｒ以下に保つことができる。この
ような差動排気の流量抵抗中を低速度で大電流の電子ビ
ームを輸送することは困難であるが、加速・減速方式に
より細管１０中では比較的高速度であるので効率よく電
子ビームを輸送することができる。
イオン生成室で生成されたイオンは、電子ビームの加速
・減速方式により細管に進入することができないため、
フィラメントを衝撃する事はない。従ってフィラメント
を衝撃するイオンは第１の領域で生成されたものだけで
あるが、上述したように第１の領域は高真空に保たれて
いるためほとんとイオン生成されず、フィラメントがイ
オン衝撃されることはほとんどない。
・減速方式により細管に進入することができないため、
フィラメントを衝撃する事はない。従ってフィラメント
を衝撃するイオンは第１の領域で生成されたものだけで
あるが、上述したように第１の領域は高真空に保たれて
いるためほとんとイオン生成されず、フィラメントがイ
オン衝撃されることはほとんどない。
以上述べたように本発明のイオン源によれば、電子ビー
ムの加速・減速方式により従来と変わらぬ高密度プラズ
マを得ることができ、かつフィラメントがイオン衝撃さ
れることがほとんどないために従来の電子衝撃型イオン
源と比較して格段に長寿命のイオン源を得ることができ
る。
ムの加速・減速方式により従来と変わらぬ高密度プラズ
マを得ることができ、かつフィラメントがイオン衝撃さ
れることがほとんどないために従来の電子衝撃型イオン
源と比較して格段に長寿命のイオン源を得ることができ
る。
第１図は本発明の一実施例を模式的に示した断面図であ
る。 １・・・フィラメント、２・・・ウェネルト、３・・・
アノード、４・・・減速電極、５・・・引出し電極、６
，７゜８・・・ソレノイドコイル、９・・・プラズマ生
成室、１０・・・細管、１１・・・イオン化ガス導入装
置、１２・・・加速電源、１３・・・バイアス電源、１
４・・・減速電源、１５・・・引出し電源、１６．１７
・・・排気口、１８・・・電子ビーム、１９・・・イオ
ンビーム。
る。 １・・・フィラメント、２・・・ウェネルト、３・・・
アノード、４・・・減速電極、５・・・引出し電極、６
，７゜８・・・ソレノイドコイル、９・・・プラズマ生
成室、１０・・・細管、１１・・・イオン化ガス導入装
置、１２・・・加速電源、１３・・・バイアス電源、１
４・・・減速電源、１５・・・引出し電源、１６．１７
・・・排気口、１８・・・電子ビーム、１９・・・イオ
ンビーム。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 第１の真空排気手段により排気される真空室に、電子
ビーム発生手段としてフィラメントカソードと、このカ
ソードに続いてウェネルトおよびアノードとを備えた第
１の領域と、 この第１の領域で発生した電子ビームを通過させ前記第
１の真空室と連結された細管と、この細管の外周に設け
られ前記電子ビームを集束せしめる複数個のソレノイド
コイルとからなる第２の領域と、 第２の真空排気手段により排気され前記細管と連結した
プラズマ生成室と、このプラズマ生成室の前記細管との
連結部に設けられた減速電極と、前記プラズマ生成室に
イオン化ガスを導入する手段と、前記プラズマ生成室外
周に配置されたソレノイドコイルと、前記プラズマ生成
室から生成イオンを導入するイオン引出し機構とを備え
た第３の領域とにより構成されることを特徴とするイオ
ン源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63273642A JPH02121233A (ja) | 1988-10-28 | 1988-10-28 | イオン源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63273642A JPH02121233A (ja) | 1988-10-28 | 1988-10-28 | イオン源 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02121233A true JPH02121233A (ja) | 1990-05-09 |
Family
ID=17530533
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63273642A Pending JPH02121233A (ja) | 1988-10-28 | 1988-10-28 | イオン源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02121233A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06349430A (ja) * | 1993-06-07 | 1994-12-22 | Japan Aviation Electron Ind Ltd | イオン源 |
| GB2518122A (en) * | 2013-02-19 | 2015-03-18 | Markes Int Ltd | An electron ionisation apparatus |
| GB2535591A (en) * | 2014-12-12 | 2016-08-24 | Agilent Technologies Inc | Ion source for soft electron ionization and related systems and methods |
| GB2562170A (en) * | 2013-02-19 | 2018-11-07 | Markes International Ltd | A method of ionising analyte molecules for analysis |
-
1988
- 1988-10-28 JP JP63273642A patent/JPH02121233A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06349430A (ja) * | 1993-06-07 | 1994-12-22 | Japan Aviation Electron Ind Ltd | イオン源 |
| GB2518122A (en) * | 2013-02-19 | 2015-03-18 | Markes Int Ltd | An electron ionisation apparatus |
| US9524858B2 (en) | 2013-02-19 | 2016-12-20 | Markes International Limited | Analytical apparatus utilizing electron impact ionization |
| US9786480B2 (en) | 2013-02-19 | 2017-10-10 | Markes International Limited | Analytical apparatus utilizing electron impact ionization |
| GB2518122B (en) * | 2013-02-19 | 2018-08-08 | Markes International Ltd | An electron ionisation apparatus |
| GB2562170A (en) * | 2013-02-19 | 2018-11-07 | Markes International Ltd | A method of ionising analyte molecules for analysis |
| GB2562170B (en) * | 2013-02-19 | 2019-02-06 | Markes International Ltd | A method of ionising analyte molecules for analysis |
| GB2535591A (en) * | 2014-12-12 | 2016-08-24 | Agilent Technologies Inc | Ion source for soft electron ionization and related systems and methods |
| US10176977B2 (en) | 2014-12-12 | 2019-01-08 | Agilent Technologies, Inc. | Ion source for soft electron ionization and related systems and methods |
| GB2535591B (en) * | 2014-12-12 | 2019-08-28 | Agilent Technologies Inc | Ion sources for soft electron ionization and related systems and methods |
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