JPH02216734A - Microwave ion source - Google Patents
Microwave ion sourceInfo
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- JPH02216734A JPH02216734A JP1036008A JP3600889A JPH02216734A JP H02216734 A JPH02216734 A JP H02216734A JP 1036008 A JP1036008 A JP 1036008A JP 3600889 A JP3600889 A JP 3600889A JP H02216734 A JPH02216734 A JP H02216734A
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- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はマイクロ波イオン源に関するものである。[Detailed description of the invention] [Industrial application field] The present invention relates to microwave ion sources.
従来のマイクロ波イオン源は特開昭51−119287
号公報に記載されているように、放電室が1つでそこへ
ソースガスを導入するように構成されている。The conventional microwave ion source is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 51-119287.
As described in the publication, there is one discharge chamber and a source gas is introduced into the discharge chamber.
上記従来技術では他のイオン源と同様、ソースガスの大
部分はイオン化されずに排気される。このため次に述べ
るような問題点がある。In the prior art described above, as with other ion sources, most of the source gas is exhausted without being ionized. Therefore, there are problems as described below.
(1)イオン化されずに排気されるいわゆる生ガスはイ
オン源部品に吹き付けられると、それらの表面に膜をつ
くり汚染させる。この膜が電極に付くと膜片が剥れるこ
とによって異常放電のトリガーとなる。また碍子等の絶
縁物上に付着すると、絶縁耐力を低下させ、同様異常放
電の原因となる。特に生ガスは、放電室のイオンビーム
出射スリットから噴出するので、ビームが通る付近の電
極に当り易く、それらを汚し異常放電を誘発し易い、更
に出射スリット付近は、強電場にガスが放出されるので
放電し易い状態になっている。(1) When the so-called raw gas, which is exhausted without being ionized, is blown onto ion source parts, it forms a film on the surfaces of these parts and contaminates them. When this film adheres to the electrode, pieces of the film peel off, triggering abnormal discharge. Furthermore, if it adheres to an insulator such as an insulator, it lowers the dielectric strength and similarly causes abnormal discharge. In particular, since the raw gas is ejected from the ion beam exit slit in the discharge chamber, it is likely to hit the electrodes near where the beam passes, contaminating them and inducing abnormal discharge.Furthermore, near the exit slit, the gas is emitted into a strong electric field. It is in a state where it is easy to discharge.
(2)放電室からイオン源内に生ガスが多量に放出され
ると、この生ガスにイオンビームが当ることによって分
子イオンビームが破壊され、メタステーブルイオンを増
大させる。また、生ガスのイオン化と同時に生成される
2次電子がイオン源の高電圧側に加速上昇し、電極等に
照射されて溶解破損させ易くなる。(2) When a large amount of raw gas is released into the ion source from the discharge chamber, the ion beam hits this raw gas, destroying the molecular ion beam and increasing the number of metastable ions. In addition, secondary electrons generated simultaneously with the ionization of the raw gas accelerate and rise toward the high voltage side of the ion source, and are likely to be irradiated onto electrodes and the like, causing melting and damage.
(3)生ガスが排気される分だけソースガスを無駄に消
費しており、さらに生ガスを排気するため真空ポンプの
オイルやその他の真空機器の劣化。(3) Source gas is wasted by the amount of raw gas being exhausted, and vacuum pump oil and other vacuum equipment deteriorate due to exhausting raw gas.
損傷を早める。accelerates damage.
本発明は以上の点に鑑みなされたものであり。The present invention has been made in view of the above points.
高真空での運転を可能としたマイクロ波イオン源を提供
することを目的とするものである。The purpose of this invention is to provide a microwave ion source that can be operated in high vacuum.
上記目的は、放電室を放電室に副放電室を設けて主放電
室と副放電室とで形成し、これら主放電室と副放電室と
を連通ずると共に、副放電室より低いガス圧とした主放
電室からイオンビームを引き出すことにより、達成され
る。The above purpose is to form a discharge chamber with a main discharge chamber and a sub-discharge chamber by providing a sub-discharge chamber in the discharge chamber, to communicate the main discharge chamber and the sub-discharge chamber, and to create a gas pressure lower than that of the sub-discharge chamber. This is achieved by extracting the ion beam from the main discharge chamber.
上記手段を設けたので、低いガス圧の主放電室からイオ
ンビームが放出されるようになって、高真空でも安定し
た運転ができるようになり、高真空での運転を可能とし
たマイクロ波イオン源が得られる。With the provision of the above means, the ion beam is emitted from the main discharge chamber with low gas pressure, making stable operation possible even in high vacuum. source is obtained.
以下、図示した実施例に基づいて本発明を説明する。第
1図および第2図には本発明の一実施例が示されている
。同図に示されているようにマイクロ波イオン源はマイ
クロ波1を導入し、磁場との相互作用によってソースガ
スをイオン化させる放電室2を備えている。すなわちマ
グネトロン3から出たマイクロ波1が、導波管4を通っ
て放電室2に導かれる。放電室2ではマイクロ波1と励
磁コイル5によってできる磁場との相互作用でマイクロ
波放電がおきる。マイクロ波放電によってガスはイオン
化され、出射スリット6付近に印加されている電界によ
ってイオンビーム7として引き出される。このように構
成されたマイクロ波イオン源で本実施例では放電室2を
放電室2に副放電室2aを設けて主放電室2bと副放電
室2aとで形成し、これら主放電室2bと副放電室2a
とを連通ずると共に、副放電室2aより低いガス圧とし
た主放電室2bからイオンビーム7を引き出すようにし
た。このようにすることにより低いガス圧の主放電室2
bからイオンビーム7が放出されるようになって、高真
空でも安定した運転ができるようになり、高真空での運
転を可能としたマイクロ波イオン源を得ることができる
。The present invention will be explained below based on the illustrated embodiments. An embodiment of the invention is shown in FIGS. 1 and 2. FIG. As shown in the figure, the microwave ion source includes a discharge chamber 2 into which microwaves 1 are introduced and a source gas is ionized by interaction with a magnetic field. That is, the microwave 1 emitted from the magnetron 3 is guided into the discharge chamber 2 through the waveguide 4. In the discharge chamber 2, a microwave discharge occurs due to the interaction between the microwave 1 and the magnetic field generated by the excitation coil 5. The gas is ionized by the microwave discharge and extracted as an ion beam 7 by the electric field applied near the exit slit 6. In this embodiment of the microwave ion source configured as described above, the discharge chamber 2 is formed by providing a sub-discharge chamber 2a in the discharge chamber 2, a main discharge chamber 2b and a sub-discharge chamber 2a, and the main discharge chamber 2b and the sub-discharge chamber 2a. Sub-discharge chamber 2a
At the same time, the ion beam 7 is drawn out from the main discharge chamber 2b, which has a lower gas pressure than the sub-discharge chamber 2a. By doing this, the main discharge chamber 2 has a low gas pressure.
The ion beam 7 is now emitted from b, making it possible to operate stably even in a high vacuum, making it possible to obtain a microwave ion source capable of operating in a high vacuum.
すなわちガス導入パイプ8は副放電室2aに通じており
、ボンベからのソースガスはまず副放電室2aに導かれ
る。この副放電室2aはイオンビーム7中のイオン分布
を対称にするため、左右に1つずつ対称に設けてあり、
その中央部に主放電室2bがある。ソースガスは一度副
放電室2aに充満し、一部プラズマ化され、副放電室2
aに設けた小さい孔9を経て主放電室2bへと導かれる
。That is, the gas introduction pipe 8 communicates with the sub-discharge chamber 2a, and the source gas from the cylinder is first introduced into the sub-discharge chamber 2a. In order to make the ion distribution in the ion beam 7 symmetrical, the sub-discharge chambers 2a are provided symmetrically, one on each side.
The main discharge chamber 2b is located in the center thereof. The source gas once fills the sub-discharge chamber 2a, partially becomes plasma, and the sub-discharge chamber 2a
It is led to the main discharge chamber 2b through a small hole 9 provided in the main discharge chamber 2b.
小さい孔9でガス流量を絞っているため、副放電室2a
より主放電室2bの方が低いガス圧、すなわち高い真空
度でマイクロ波放電が行われる。逆に副放電室2aでは
十分にガス圧を高く保つことができ1点火性も向上でき
安定したマイクロ波放電を行うことができる。小さい孔
9を経て出てきたソースガスは副放電室2aでプラズマ
中を通ってきたものであり、高温で、かつ一部励起状態
のものも存在し得る。更に小さい孔9からはプラズマが
放出されるので、主放電室2b内では低いガス圧でも安
定したマイクロ波放電が持続する。Since the gas flow rate is restricted by the small hole 9, the sub-discharge chamber 2a
Microwave discharge is performed in the main discharge chamber 2b at a lower gas pressure, that is, at a higher degree of vacuum. On the contrary, in the sub-discharge chamber 2a, the gas pressure can be kept sufficiently high, the ignition performance can also be improved, and stable microwave discharge can be performed. The source gas that has come out through the small hole 9 has passed through the plasma in the sub-discharge chamber 2a, and may be at a high temperature and may also be partially excited. Since plasma is emitted from the smaller hole 9, stable microwave discharge is maintained in the main discharge chamber 2b even at low gas pressure.
このように本実施例によればイオン源を高真空で運転す
ることができるので、生ガスによるイオン源内の汚れも
減少し、長寿命が特徴のマイクロ波イオン源のメンテナ
ンス周期を更に長くすることができる。また、汚れが少
なく真空度も高いため放電も少なく、安定したイオンビ
ームが供給できる。In this way, according to this embodiment, the ion source can be operated in high vacuum, which reduces contamination inside the ion source due to raw gas, and further lengthens the maintenance cycle of the microwave ion source, which is characterized by a long life. Can be done. Additionally, since there is little dirt and the degree of vacuum is high, there is little discharge and a stable ion beam can be supplied.
低いガス圧でも安定してマイクロ波放電を持続できるの
で、マイクロ波パワを上げることによって多価のイオン
もより多く生成できる。更にビームラインの真空度も高
くできるので、分子イオン等が飛行中に残留ガスと衝突
し分解することによって、多価イオンのピークに重なる
ようなメタステーブルイオンが発生する不具合もなく、
安心して多価イオンを用いることが可能になる。また。Since microwave discharge can be maintained stably even at low gas pressures, more multivalent ions can be generated by increasing the microwave power. Furthermore, since the vacuum level of the beam line can be increased, there is no problem of metastable ions that overlap with the peak of multivalent ions due to molecular ions colliding with residual gas and decomposing during flight.
It becomes possible to use multivalent ions with peace of mind. Also.
イオンビームがビームラインの残留ガスと衝突し。The ion beam collides with the residual gas in the beam line.
ガスをイオン化させると同時に発生する電子がイオン源
を逆流してイオン源の電極等に当り、溶解損傷させる危
険も確実に軽減される。The risk that electrons generated at the same time as ionizing the gas flow back through the ion source and hit the electrodes of the ion source and cause damage due to dissolution is reliably reduced.
更に真空度が高いため、真空ポンプの負担も減り、オイ
ル劣化やポンプ等の腐食損傷も軽減される。またソース
ガスの使用量が減少するため、大変経済的な運転が可能
になる。単純計算でも、イオン源の真空度を1ケタ向上
させることによって、ボンベのガスは約10倍長持ちさ
せることができる。Furthermore, the high degree of vacuum reduces the burden on the vacuum pump, reducing oil deterioration and corrosion damage to the pump, etc. Furthermore, since the amount of source gas used is reduced, very economical operation becomes possible. Even by simple calculations, by improving the vacuum level of the ion source by one order of magnitude, the gas in the cylinder can last about 10 times longer.
このように、本発明による波及効果は多岐にわたってお
り、従来のイオン源の概念を大きく変える可能性がある
。As described above, the ripple effects of the present invention are wide-ranging and may significantly change the concept of conventional ion sources.
上述のように本発明はマイクロ波イオン源が高真空で運
転できるようになって、高真空での運転を可能としたマ
イクロ波イオン源を得ることができる。As described above, the present invention enables a microwave ion source to operate in a high vacuum, thereby providing a microwave ion source capable of operating in a high vacuum.
第1図は本発明のマイクロ波イオン源の一実施例の説明
図、第2図は第1図の放電室の拡大図である。
1・・・マイクロ波、2・・・放電室、2a・・・副放
電室、2b・・・主放電室、7・・・イオンビーム、9
・・・孔。
尾1図
q−一一了しFIG. 1 is an explanatory diagram of one embodiment of the microwave ion source of the present invention, and FIG. 2 is an enlarged view of the discharge chamber in FIG. 1. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1...Microwave, 2...Discharge chamber, 2a...Sub-discharge chamber, 2b...Main discharge chamber, 7...Ion beam, 9
...hole. Tail 1 figure q-1 complete
Claims (1)
ースガスをイオン化させる放電室を備えたマイクロ波イ
オン源において、前記放電室を前記放電室に副放電室を
設けて主放電室と前記副放電室とで形成し、これら主放
電室と副放電室とを連通すると共に、前記副放電室より
低いガス圧とした前記主放電室からイオンビームを引き
出すようにしたことを特徴とするマイクロ波イオン源。 2、前記放電室が、前記ソースガスを導入した副放電室
でプラズマ点火させ、前記副放電室に設けた孔を通して
前記プラズマおよびソースガスを前記主放電室に移し、
前記主放電室でマイクロ波放電させイオンビームとして
イオンのみを引き出すようにされたものである特許請求
の範囲第1項記載のマイクロ波イオン源。 3、前記副放電室が、前記イオンビームの出射方向に対
して対称な位置に配置されたものである特許請求の範囲
第1項または第2項記載のマイクロ波イオン源。 4、前記副放電室が、前記副放電室の孔が前記イオンビ
ームの出射方向に対して対称な位置に配置されたもので
ある特許請求の範囲第1項または第2項または第3項記
載のマイクロ波イオン源。 5、前記副放電室が、前記副放電室のプラズマ放電によ
るプラズマが通り、前記ソースガスのイオン化されない
生ガスの通るのを抑制する大きさの前記孔を持つて形成
されたものである特許請求の範囲第1項ないし第4項の
いずれか1項に記載のマイクロ波イオン源。[Claims] 1. In a microwave ion source equipped with a discharge chamber that introduces microwaves and ionizes a source gas by interaction with a magnetic field, the discharge chamber is provided with an auxiliary discharge chamber. The main discharge chamber is formed by a main discharge chamber and the sub-discharge chamber, and the main discharge chamber and the sub-discharge chamber are communicated with each other, and the ion beam is drawn out from the main discharge chamber with a gas pressure lower than that of the sub-discharge chamber. A microwave ion source characterized by the following. 2. The discharge chamber ignites plasma in a sub-discharge chamber into which the source gas is introduced, and transfers the plasma and source gas to the main discharge chamber through a hole provided in the sub-discharge chamber;
2. The microwave ion source according to claim 1, wherein only ions are extracted as an ion beam through microwave discharge in the main discharge chamber. 3. The microwave ion source according to claim 1 or 2, wherein the sub-discharge chamber is arranged symmetrically with respect to the emission direction of the ion beam. 4. The sub-discharge chamber is arranged in a position symmetrical with respect to the emission direction of the ion beam, with holes in the sub-discharge chamber disposed in symmetrical positions with respect to the emission direction of the ion beam, according to claim 1, 2, or 3. microwave ion source. 5. A patent claim in which the sub-discharge chamber is formed with the hole having a size that allows plasma generated by plasma discharge in the sub-discharge chamber to pass therethrough and suppresses passage of raw gas that is not ionized as the source gas. The microwave ion source according to any one of the ranges 1 to 4.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1036008A JPH02216734A (en) | 1989-02-17 | 1989-02-17 | Microwave ion source |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1036008A JPH02216734A (en) | 1989-02-17 | 1989-02-17 | Microwave ion source |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02216734A true JPH02216734A (en) | 1990-08-29 |
Family
ID=12457738
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1036008A Pending JPH02216734A (en) | 1989-02-17 | 1989-02-17 | Microwave ion source |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH02216734A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5707540A (en) * | 1995-02-22 | 1998-01-13 | Boehgan Trading Co., Ltd. | Fiber treatment chemical and fiber treatment composition |
-
1989
- 1989-02-17 JP JP1036008A patent/JPH02216734A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5707540A (en) * | 1995-02-22 | 1998-01-13 | Boehgan Trading Co., Ltd. | Fiber treatment chemical and fiber treatment composition |
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