JPH02234338A - イオン源 - Google Patents
イオン源Info
- Publication number
- JPH02234338A JPH02234338A JP5532589A JP5532589A JPH02234338A JP H02234338 A JPH02234338 A JP H02234338A JP 5532589 A JP5532589 A JP 5532589A JP 5532589 A JP5532589 A JP 5532589A JP H02234338 A JPH02234338 A JP H02234338A
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- cathode
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Links
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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、特に電子ビーム励起型イオ
ン源に関する． 〔従来の技術〕 従来、電子ビームとイオン化物質との相互作用によりプ
ラズマを生成し、イオンビームをｔ亀るイオン源として
第２図に示すような電子ビーム励起型イオン源がある．
このイオン源では、中心部にイオン通過孔（図示せず》
を有するカソード１から射出された電子ビーム１０が引
出し電極３、及びアノード４に与えられた電位によって
２段加速されてプラズマ生成室３１に突入し、イオン化
物質導入口３２から導入されたイオン化物質を電子ビー
ム１０が衝突電離することによりプラズマを生成してい
る．そしてこのプラズマから、引出し電極３とアノード
４の電位差にしたがってイオンを引き出し、イオンビー
ム１２を得ている．従って、このイオン源では、電子ビ
ームはプラズマを生成する役割と、引き出されたイオン
ビームの空間電荷を緩和する役割を兼ねている． 〔発明が解決しようとする課題〕 イオンビームは質量が重いなめ、電子ビームに比べて空
間電荷効果の影響が強く、比較的長い距離を集束性よく
輸送することは困難である．上述したように電子ビーム
励起型イオン源では、イオンビームを電子ビームの作る
負の電荷の谷に捕捉して、引き出されたイオンビームの
集束性をよくしている．しかしながら電子ビームの負の
電位の谷からはずれるカソード以降ではイオンビームは
自己の空間電荷で発散していくため、集束性よく長い距
離を輸送することは困難であるという欠点を有していた
． 本発明はこのような欠点に鑑みてなされたもので、集束
性のよいイオンビームを得ることができる電子ビーム励
起型イオン源を提供することを目的とする． 〔課題を解決するための手段〕 本発明は中央部にイオン通過孔が設けられたカソードを
有する電子銃と、この電子銃から射出された電子ビーム
が入射してプラズマを生成するプラズマ生成室とを有し
、該プラズマから引き出されたイオンビームが前記電子
ビームの進路をさかのぼり、前記カソードのイオン通過
孔から射出される電子ビーム励起型イオン源において、
前記電子銃をイオン生成室側から順に、前記゛カソード
よりも相対的に高い電位を有するアノード、カソードよ
りも高くアノードよりも低い電位を有する引出し電極、
第１のウェネルト、カソード、第２のウェネルト、アノ
ードよりも低くカソードよりも高い電位を有する減速電
極とすることを特徴とする．また、カソードはコイル状
のカソードとするのが良い． 〔作用〕 本発明のイオン源において、カソードから放出された電
子はカソードと引出し電極の作る電界によってイオン生
成室方向に放出されるとともに、減速電極とカソードの
作る電界にしたがってイオン生成室とは逆方向にも同時
に射出される。従つて、カソード以降も電子ビームによ
ってイオンビームの空間電荷が緩和されるために、集束
性のよいイオンビームを得ることができる． 〔実施例〕 次に本発明を図面を用いて詳細に説明する．第１図は本
発明の一実施例の構成図と代表的な電位分布である．中
心部にイオン通過孔（図示せず）を有するカソード１は
Ｗ製の直熱型フィラメントコイルからなり、これを加熱
することによってコイル状に巻かれたカソード１の端面
から発生した熱電子は、第１のウェネルト２によって成
形されるとともに加速電源５１によってカソード１に印
加される加速電圧と引出し電源５３によって引出し電極
３に印加される引出し電圧との電位差、およびアノード
４と引出し電極３との電位差によって２段加速され、さ
らに電磁レンズ２０によって集束されつつ第１の電子ビ
ーム１０としてプラズマ生成室３１に突入する．このと
きイオン化物質導入口３２から気体として導入されたイ
オン化物質（以下イオン化ガスという）は第１の電子ビ
ーム１０によって衝突されプラズマ生成室３１でプラズ
マを生成する． このプラズマから引出し電極３に印加された電圧にした
がってイオンビーム１２が引き出され、カソード１へと
向かう．このときイオンビーム１２の空間電荷は第１の
電子ビーム１０の空間電荷によって緩和されて集束性の
ビームとなる．そして、カソード１のイオン通過孔から
射出される． 電子ビームは、カソード１から第１のウェネルト２によ
って成形されて第１の電子ビーム１０としてイオン生成
室方向に射出されると同時に、第１の電子ビーム１０を
発生したカソード１の端面とは逆方向の端面から、第２
のウェネルト５とカソード１よりも相対的に高い電位を
与えられた減速電極６のつくる電界にしたがって第２の
電子ビーム１１として第１の電子ビーム１０とは逆方向
、すなわちイオンビーム１２と同じ方向に・射出される
．従ってカソード１を通過した後でもイオンビーム１２
は電子ビームによって効果的に空間電荷が緩和されるた
めに集束性がよいまま、より長い距離を輸送することが
できる． 本実施例では第１のウェネルトと第２のウェネルトに与
える電位を同一のものとしているが、それぞれ独立に電
位を与える構成としてもよい．また、カソード１を製作
が容易であるためＷ製のコイル状の直熱型フィラメント
としているが他の材料、例えばＬａＢ６やＭｏ，Ｔａな
どを用いてもよいし、コイル状にせずともよい．さらに
直熱型のフィラメントとする必要もなく、例えば中心に
イオン通過孔を設けたカソードの周囲にフィラメントを
巻き、このフィラメントを通電加熱することによって発
生した熱電子を用いてカソードを電子衝撃加熱する型と
してもよい． 〔発明の効果〕 以上述べた通り本発明によれば、イオン輸送中、比較的
長い間イオンの空間電荷を電子ビームによって緩和する
なめに、自己の空間電荷による発散が抑えられ、集束性
のよいイオンビームを得ることができる．
ン源に関する． 〔従来の技術〕 従来、電子ビームとイオン化物質との相互作用によりプ
ラズマを生成し、イオンビームをｔ亀るイオン源として
第２図に示すような電子ビーム励起型イオン源がある．
このイオン源では、中心部にイオン通過孔（図示せず》
を有するカソード１から射出された電子ビーム１０が引
出し電極３、及びアノード４に与えられた電位によって
２段加速されてプラズマ生成室３１に突入し、イオン化
物質導入口３２から導入されたイオン化物質を電子ビー
ム１０が衝突電離することによりプラズマを生成してい
る．そしてこのプラズマから、引出し電極３とアノード
４の電位差にしたがってイオンを引き出し、イオンビー
ム１２を得ている．従って、このイオン源では、電子ビ
ームはプラズマを生成する役割と、引き出されたイオン
ビームの空間電荷を緩和する役割を兼ねている． 〔発明が解決しようとする課題〕 イオンビームは質量が重いなめ、電子ビームに比べて空
間電荷効果の影響が強く、比較的長い距離を集束性よく
輸送することは困難である．上述したように電子ビーム
励起型イオン源では、イオンビームを電子ビームの作る
負の電荷の谷に捕捉して、引き出されたイオンビームの
集束性をよくしている．しかしながら電子ビームの負の
電位の谷からはずれるカソード以降ではイオンビームは
自己の空間電荷で発散していくため、集束性よく長い距
離を輸送することは困難であるという欠点を有していた
． 本発明はこのような欠点に鑑みてなされたもので、集束
性のよいイオンビームを得ることができる電子ビーム励
起型イオン源を提供することを目的とする． 〔課題を解決するための手段〕 本発明は中央部にイオン通過孔が設けられたカソードを
有する電子銃と、この電子銃から射出された電子ビーム
が入射してプラズマを生成するプラズマ生成室とを有し
、該プラズマから引き出されたイオンビームが前記電子
ビームの進路をさかのぼり、前記カソードのイオン通過
孔から射出される電子ビーム励起型イオン源において、
前記電子銃をイオン生成室側から順に、前記゛カソード
よりも相対的に高い電位を有するアノード、カソードよ
りも高くアノードよりも低い電位を有する引出し電極、
第１のウェネルト、カソード、第２のウェネルト、アノ
ードよりも低くカソードよりも高い電位を有する減速電
極とすることを特徴とする．また、カソードはコイル状
のカソードとするのが良い． 〔作用〕 本発明のイオン源において、カソードから放出された電
子はカソードと引出し電極の作る電界によってイオン生
成室方向に放出されるとともに、減速電極とカソードの
作る電界にしたがってイオン生成室とは逆方向にも同時
に射出される。従つて、カソード以降も電子ビームによ
ってイオンビームの空間電荷が緩和されるために、集束
性のよいイオンビームを得ることができる． 〔実施例〕 次に本発明を図面を用いて詳細に説明する．第１図は本
発明の一実施例の構成図と代表的な電位分布である．中
心部にイオン通過孔（図示せず）を有するカソード１は
Ｗ製の直熱型フィラメントコイルからなり、これを加熱
することによってコイル状に巻かれたカソード１の端面
から発生した熱電子は、第１のウェネルト２によって成
形されるとともに加速電源５１によってカソード１に印
加される加速電圧と引出し電源５３によって引出し電極
３に印加される引出し電圧との電位差、およびアノード
４と引出し電極３との電位差によって２段加速され、さ
らに電磁レンズ２０によって集束されつつ第１の電子ビ
ーム１０としてプラズマ生成室３１に突入する．このと
きイオン化物質導入口３２から気体として導入されたイ
オン化物質（以下イオン化ガスという）は第１の電子ビ
ーム１０によって衝突されプラズマ生成室３１でプラズ
マを生成する． このプラズマから引出し電極３に印加された電圧にした
がってイオンビーム１２が引き出され、カソード１へと
向かう．このときイオンビーム１２の空間電荷は第１の
電子ビーム１０の空間電荷によって緩和されて集束性の
ビームとなる．そして、カソード１のイオン通過孔から
射出される． 電子ビームは、カソード１から第１のウェネルト２によ
って成形されて第１の電子ビーム１０としてイオン生成
室方向に射出されると同時に、第１の電子ビーム１０を
発生したカソード１の端面とは逆方向の端面から、第２
のウェネルト５とカソード１よりも相対的に高い電位を
与えられた減速電極６のつくる電界にしたがって第２の
電子ビーム１１として第１の電子ビーム１０とは逆方向
、すなわちイオンビーム１２と同じ方向に・射出される
．従ってカソード１を通過した後でもイオンビーム１２
は電子ビームによって効果的に空間電荷が緩和されるた
めに集束性がよいまま、より長い距離を輸送することが
できる． 本実施例では第１のウェネルトと第２のウェネルトに与
える電位を同一のものとしているが、それぞれ独立に電
位を与える構成としてもよい．また、カソード１を製作
が容易であるためＷ製のコイル状の直熱型フィラメント
としているが他の材料、例えばＬａＢ６やＭｏ，Ｔａな
どを用いてもよいし、コイル状にせずともよい．さらに
直熱型のフィラメントとする必要もなく、例えば中心に
イオン通過孔を設けたカソードの周囲にフィラメントを
巻き、このフィラメントを通電加熱することによって発
生した熱電子を用いてカソードを電子衝撃加熱する型と
してもよい． 〔発明の効果〕 以上述べた通り本発明によれば、イオン輸送中、比較的
長い間イオンの空間電荷を電子ビームによって緩和する
なめに、自己の空間電荷による発散が抑えられ、集束性
のよいイオンビームを得ることができる．
第１図は本発明の一実施例の構成図と代表的な電位分布
、第２図は従来の電子ビーム励起型イオン源の構成図で
ある．
、第２図は従来の電子ビーム励起型イオン源の構成図で
ある．
Claims (1)
- 中央部にイオン通過孔が設けられたカソードを有する電
子銃と、該電子銃から射出された電子ビームが入射して
プラズマを生成するプラズマ生成室とを有し、該プラズ
マから引き出されたイオンビームが前記電子ビームの進
路をさかのぼり、前記カソードのイオン通過孔から射出
される電子ビーム励起型イオン源において、前記電子銃
はイオン生成室側から順に、前記カソードよりも相対的
に高い電位を有するアノード、カソードよりも高くアノ
ードよりも低い電位を有する引出し電極、第１のウェネ
ルト、カソード、第２のウェネルト、アノードよりも低
くカソードよりも高い電位を有する減速電極とを含むこ
とを特徴とするイオン源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5532589A JPH02234338A (ja) | 1989-03-07 | 1989-03-07 | イオン源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5532589A JPH02234338A (ja) | 1989-03-07 | 1989-03-07 | イオン源 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02234338A true JPH02234338A (ja) | 1990-09-17 |
Family
ID=12995391
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5532589A Pending JPH02234338A (ja) | 1989-03-07 | 1989-03-07 | イオン源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02234338A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111161988A (zh) * | 2019-12-26 | 2020-05-15 | 兰州空间技术物理研究所 | 一种基于碳纳米管阴极的低能电子束枪 |
-
1989
- 1989-03-07 JP JP5532589A patent/JPH02234338A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111161988A (zh) * | 2019-12-26 | 2020-05-15 | 兰州空间技术物理研究所 | 一种基于碳纳米管阴极的低能电子束枪 |
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