JPH02244546A - イオン源用電極 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、イオン源に、ナタいてイオンビームの引出
しに用いられる電極に関する。

（従来の技術〕 第３図は、イオン源の一例を示す概略図である。

このイオン源は、いわゆるパケット型イオン源であり、
プラズマ生成容器２内にガスや蒸気等のイオン化物質を
導入して、アノード兼用のプラズマ生成容器２と熱電子
発生用のフィラメント４との間でアーク放電を起こさせ
てプラズマ６を生成させ、このプラズマ６から引出し電
極系１０によって電界の作用でイオンビーム１６を引き
出す構造をしている。８はカスブ磁場発生用の磁石であ
る。

引出し電極系１０は、この例では、３枚の多孔電極、即
ち最プラズマ側に位置していて正電圧が印加されるプラ
ズマ電極１１、その下流側に位置していて負電圧が印加
される抑制電極１２および接地電位にされる接地電極１
３から成る。

上記電極１１〜１３の内で特にプラズマ電極１１は、プ
ラズマ６やフィラメント４から大きな熱入力を受けるた
め、熱歪み防止等の目的で冷却する場合が多い。

そのようにしたプラズマ電極１１に用いられる従来の電
極の構造を第４図に示す。

即ちこの電極２０は、イオンビーム１６引出し用の多数
の孔２１．　ａを有する電極板２１のプラズマ６側の表
面に溝２１ｂを設け、そこに冷却バイブ２３を半分位埋
め込んで、両者間をロウ付けしたものである。、２４は
そのロウ材を示す。冷却バイブ２３内には、冷媒（例え
ば冷却水、フレオン等。以下同じ）が通される。

尚、冷却パイプ２３をプラズマ６側に設けるのは、その
反対側には他の電極（例えば第３図の抑制電極１．２）
が来るため、それとの間の電界を冷却バイブ２３によっ
て乱さないようにするため、および電極間距離が冷却バ
イブ２３で制限されないようにするためである。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、上記のような電極２０をプラズマ電極１１に
用いてイオンビーム１６を引き出す場合、冷却バイブ２
３やロウ材２４がプラズマ６に直接さらされるため、プ
ラズマ６によるスパッタ作用により、更にはプラズマ６
中のイオン入射やプラズマ６およびフィラメント４から
の熱輻射による加熱により、ロウ材２４や冷却バイブ２
３を構成する物質が不純物としてプラズマ６中に混じり
、それによって不要な元素がイオンビーム１６中に混入
するという問題がある。

また、冷却バイブ２３と電極板２１との接触面積が小さ
いため冷却効率が悪く、従って電極板２１として使用で
きる素材はモリブデン等の熱的に安定な金属に限定され
るが、そのような金属は高価であるため、電極２０とし
ても高価になるという問題がある。

また、冷却バイブ２３を電極板２１にロウ付けする場合
、そのときの条件、例えば使用するロウ材２４の種類等
によっては冷却バイブ２３に冷媒漏れの原因となる欠陥
を発生させる恐れがあるという問題もある。

そこでこの発明は、プラズマ中へのｏつ材等の不純物が
混入することがなく、かつ冷媒漏れの恐れが少なく、し
かも冷却効率が良くて安価な素材を用いることができる
イオン源用電極を提供することを主たる目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、この発明のイオン源用電極は
、２枚の電極板間に、冷媒を通ず冷却バイブを挟み込む
と共にこれら三者間を接着し７て成ることを特徴とする
。

〔作用〕

上記構造によれば、冷却バイブが、更には接着にロウ付
けを用いる場合でもそのロウ材が、プラズマに直接さら
されなくなる。

また、冷却バイブが２枚の電極板間に挾み込まされると
共にそれら三者間が接着されているので、ロウ付けを用
いる場合でも冷媒漏れの恐れが少なく、しかも冷却バイ
ブと電極板間の接触面積が大きくなり冷却効率も良くな
る。

〔実施例〕

第１図は、この発明の一実施例に係る電極を部分的に示
す断面図である。第２図は、第１図の電極の部分的な平
面図である。

この実施例の電極３０は、相対向する位置に冷却バイブ
３３の埋め込み用の溝３１ｂをおよび３２ｂをそれぞれ
有する上下２枚の電極板３１および３２間に、冷媒を通
す冷却バイブ３３を完全に挟み込み、かつ電極板３１、
電極板３２および冷却バイブ３３の三者間を接着したも
のである。

この接着には、ロウ付けを用いても良く、あるいは熱を
加えながら均等に加圧する熱間等方圧加圧法（ＨｒＰ法
）等を用いても良く、いずれにするかは電極板３Ｉ、３
２および冷却バイブ３３の材質等に応して決めれば良い
。

また、画電極板３１および３２には、冷却バイブ３３を
避けた所に、この例ではイオンビーム１６中出し用の多
数の孔３１ａおよび３２ａが上下同じ位置に設けられて
いる。

このような電極３０のより具体例を４くずと、電極板３
】および３２の素材として銅を用い、冷却バイブ３３と
してステンレスパイプを用い、ロウイ・１けによる接着
で、電極厚み４．０ｍｍで上記構造の電極を得ることが
できた。

また、電極板３１および３２の素材としてアルミニウム
を用い、冷却バイブ３３としてステンレスパイプを用い
、熱間等方圧加圧法による接着で、電極ｊ７み４，０ｒ
ｎｒｎで上記構造の電極を得ることができた。

尚、電極板３１．３２間に冷却バイブ３３を挾み込まな
い場合には、即ち単に溝３１ｂおよび３２ｂを設けただ
けでは、はみ出したロウ材、あるいは加圧時の電極素材
の変形により、所望の冷媒通路を得ることはできなかっ
た。従って、冷却バイブ３３は冷媒の通路を確保する」
−で重要である。

このような電極３０によれば、冷却バイブ３３を２枚の
電極板３１．３２間に挟み込むと共にその間で接着して
いるため、例えばそれを前述したプラズマ電極１１に用
いても、冷却バイブ３３が、更には上記接着にロウ付け
を用いたとしてもそのロウ材が、プラズマ６に直接さら
されなくなる。

従って、プラズマ６中へのロウ材や冷却バイブを構成す
る物質が不純物として混入することがなくなり、その結
果、不要な元素がイオンビーム１６中に混入する問題が
起こらなくなる。接着に熱間等方圧加圧法を用いれば、
ロウ材混入の問題は全く無くなる。

また、冷却バイブ３３が２枚の電極板３１．３２間に挾
み込まれると共にこれら三者間が接着されているため、
接着にロウ付けを用いる場合でも、仮に冷却バイブに欠
陥が発生したとしてもそれが表面まではつながりにくい
ので、冷媒漏れの恐れは少なくなる。接着に熱間等方圧
加圧法を用いれば、ロウ付げに伴う冷媒漏れの恐れは全
く無くなる。

また、冷却バイブ３３が２枚の電極板３１．３２間に挟
み込まれると共にこれら三者間が接着されているので、
冷却バイブ３３と電極板３工、３２間の接触面積が大き
くなり、冷却効率も良くなる。従って、電極板３１．３
２として使用できる金属材料の範囲が広がり、例えば前
述したよ・）に銅、アルミニウム等の安価な素材を用い
ることができるよ・うになる。

尚、イオンビーム１６引出し用の孔の形状は、上記例の
ような多数の孔３１ａ、３２ａ以外に、それらをつない
だようなスリット状のものも採り得る。

また、上記電極３０は、イオン源におけるプラズマ電極
以外の電極、例えば前述した抑制電極１２や接地電極１
３等にももちろん使用することができる。

〔発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、冷却バイブが、更には
接着にロウ付けを用いる場合でもその日つ材が、プラズ
マに直接さらされなくなるので、プラズマ中ヘロウ材や
冷却バイブを構成する物質が不純物として混入すること
が無くなり、その結果、不要な元素がイオンビーム中に
混入する問題が起こらなくなる。

また、接着に熱間等方圧加圧法を用いる場合はもちろん
として、接着にロウ付けを用いる場合でも、冷媒漏れの
恐れが少なくなる。

また、冷却バイブと電極板間の接触面積が大きくなり冷
却効率が良くなるので、電極板に安価な素材を用いるこ
とができるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例に係る電極を部分的に示
す断面図である。第２図は、第１図の電極の部分的な平
面図である。第３図は、イオン源の一例を示す概略図で
ある。第４図は、従来の電極の一例を部分的に示す断面
図である。 ３０・・・実施例に係る電極、３１．３２・１．電極板
、３３・・・冷却バイブ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）イオン源においてイオンビームの引出しに用いら
   れる電極であって、２枚の電極板間に、冷媒を通す冷却
   パイプを挟み込むと共にこれら三者間を接着して成るこ
   とを特徴とするイオン源用電極。