JPH0334178B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0334178B2 JPH0334178B2 JP3815582A JP3815582A JPH0334178B2 JP H0334178 B2 JPH0334178 B2 JP H0334178B2 JP 3815582 A JP3815582 A JP 3815582A JP 3815582 A JP3815582 A JP 3815582A JP H0334178 B2 JPH0334178 B2 JP H0334178B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cathode
- anode
- ion
- ions
- potential
- 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.)
- Expired
Links
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 8
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 61
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 description 6
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical group [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005315 distribution function Methods 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 2
- 238000004157 plasmatron Methods 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052792 caesium Inorganic materials 0.000 description 1
- TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N caesium atom Chemical compound [Cs] TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010406 cathode material Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- -1 hydrogen ions Chemical class 0.000 description 1
- GPRLSGONYQIRFK-UHFFFAOYSA-N hydron Chemical compound [H+] GPRLSGONYQIRFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 1
- 238000007733 ion plating Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 229910052755 nonmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005658 nuclear physics Effects 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 1
- 238000005211 surface analysis Methods 0.000 description 1
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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Particle Accelerators (AREA)
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
- Electron Tubes For Measurement (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（イオン源）に係り
就中低圧気中放電の一種のクロスフイールド放電
を用いたイオン源に関する。
就中低圧気中放電の一種のクロスフイールド放電
を用いたイオン源に関する。
原子核物理学、宇宙推進機関、イオンインプラ
ンテイシヨン、イオンプレイテイング、イオン加
工、表面分析など広い分野で、重イオンビーム発
生装置（以下重イオン源という）が利用されてい
る。
ンテイシヨン、イオンプレイテイング、イオン加
工、表面分析など広い分野で、重イオンビーム発
生装置（以下重イオン源という）が利用されてい
る。
重イオン源のうち、常温で固体である物質のイ
オンの発生するものには、電子衝撃形、PIG形、
デユオプラズマトロン形などがある。電子衝撃形
重イオン源は、所望の物質を蒸気にする蒸気発生
炉が必要で、イオン源内部が汚染され易く、ヒー
タ断線が多いので操作性が悪く、蒸気発生炉では
充分な量の蒸気が得られない低蒸気圧物質のイオ
ン源には使用できないという欠点がある。デユオ
プラズマトロン形には、高温の蒸気発生炉を用い
るものと、固体物質をスパツタし、プラズマ中で
イオン化するものがある。蒸気発生炉を用いるも
のは、電子衝撃形イオン源と共通の欠点を有す
る。スパツタリングを利用するものは、高温の蒸
気発生炉を必要とせず、多種の重イオンを発生で
きるという利点がある。
オンの発生するものには、電子衝撃形、PIG形、
デユオプラズマトロン形などがある。電子衝撃形
重イオン源は、所望の物質を蒸気にする蒸気発生
炉が必要で、イオン源内部が汚染され易く、ヒー
タ断線が多いので操作性が悪く、蒸気発生炉では
充分な量の蒸気が得られない低蒸気圧物質のイオ
ン源には使用できないという欠点がある。デユオ
プラズマトロン形には、高温の蒸気発生炉を用い
るものと、固体物質をスパツタし、プラズマ中で
イオン化するものがある。蒸気発生炉を用いるも
のは、電子衝撃形イオン源と共通の欠点を有す
る。スパツタリングを利用するものは、高温の蒸
気発生炉を必要とせず、多種の重イオンを発生で
きるという利点がある。
しかし、デユオプラズマトロンは、プラズマを
形成するための大電力が必要であり、更に熱陰極
あるいは高温のホローカソードという、共にイオ
ン源の操作性を悪くする部品を必要とした。
形成するための大電力が必要であり、更に熱陰極
あるいは高温のホローカソードという、共にイオ
ン源の操作性を悪くする部品を必要とした。
スパツタリングを利用したPIG重イオン源に
は、開口を陽極に有するものと陰極に有するもの
とがある。陽極上開口形には負イオンを取出すも
のと、PIGプラズマ発生装置として動作させ、プ
ラズマのイオンによりスパツタされた物質をイオ
ン化し、陽イオンとして取出すものがある。後者
のPIGプラズマ発生形は、デユオプラズマトロン
と同様に作動（プラズマ発生）に大電力を必要と
する欠点があり、同様にイオン発生装置へ注入し
た電力による温度上昇の抑制が困難であるという
欠点もある。前者の負イオン取出し形は、負イオ
ンを形成するためにセシウム蒸気が必要であり、
装置の耐食性や取扱いに問題があつた。
は、開口を陽極に有するものと陰極に有するもの
とがある。陽極上開口形には負イオンを取出すも
のと、PIGプラズマ発生装置として動作させ、プ
ラズマのイオンによりスパツタされた物質をイオ
ン化し、陽イオンとして取出すものがある。後者
のPIGプラズマ発生形は、デユオプラズマトロン
と同様に作動（プラズマ発生）に大電力を必要と
する欠点があり、同様にイオン発生装置へ注入し
た電力による温度上昇の抑制が困難であるという
欠点もある。前者の負イオン取出し形は、負イオ
ンを形成するためにセシウム蒸気が必要であり、
装置の耐食性や取扱いに問題があつた。
スパツタリングを利用し、陰極の開口を有する
ものは、構造が単純で消費電力が少なく冷却が特
別に問題とならず、小容量の真空排気装置で排気
するだけで使用でき、操作性が良いという利点が
あつたが、イオン電流が他の形式のものに比較し
て少なく、実用性が低かつた。
ものは、構造が単純で消費電力が少なく冷却が特
別に問題とならず、小容量の真空排気装置で排気
するだけで使用でき、操作性が良いという利点が
あつたが、イオン電流が他の形式のものに比較し
て少なく、実用性が低かつた。
この発明は以上の様な実情に鑑み成されたもの
であり、構造が単純で消費電力が少なく、小容量
の排気装置で排気するだけで使用でき、操作性の
よい、ビーム強度を改善した冷陰極クロストフイ
ールド放電形重イオン源を提供することを目的と
する。
であり、構造が単純で消費電力が少なく、小容量
の排気装置で排気するだけで使用でき、操作性の
よい、ビーム強度を改善した冷陰極クロストフイ
ールド放電形重イオン源を提供することを目的と
する。
この発明の目的を達成するため、この発明によ
れば貫通した中空部を有する陽極と、陽極の二つ
の開口部の夫々に離間かつ近接して、開口を覆う
形状を有して配設された第一及び第二の陰極と、
第一の陰極の板状部に陽極の軸心と実質的に一致
して固着されその表面の陽極中空部内の端部近傍
はイオンとなるべき物質で形成された第一の陰極
の棒状部と、第二の陰極に近接して配設された補
助陰極と、第二の陰極及び補助陰極に陽極の中空
部と同軸に穿設され、補助陰極のものの径は第二
陰極のものの径より大きな貫通孔とで放電々極集
合体を形成し、各電極に、陽極、第二の陰極、第
一の陰極の順に高く、かつ補助陰極には第二の陰
極よりも低い電位を与える手段と、陽極の中空部
にその軸心に実質的に平行な磁場を与える手段と
によつて、安定なクロストフイールド放電が維持
できる様にして目的を達成した。
れば貫通した中空部を有する陽極と、陽極の二つ
の開口部の夫々に離間かつ近接して、開口を覆う
形状を有して配設された第一及び第二の陰極と、
第一の陰極の板状部に陽極の軸心と実質的に一致
して固着されその表面の陽極中空部内の端部近傍
はイオンとなるべき物質で形成された第一の陰極
の棒状部と、第二の陰極に近接して配設された補
助陰極と、第二の陰極及び補助陰極に陽極の中空
部と同軸に穿設され、補助陰極のものの径は第二
陰極のものの径より大きな貫通孔とで放電々極集
合体を形成し、各電極に、陽極、第二の陰極、第
一の陰極の順に高く、かつ補助陰極には第二の陰
極よりも低い電位を与える手段と、陽極の中空部
にその軸心に実質的に平行な磁場を与える手段と
によつて、安定なクロストフイールド放電が維持
できる様にして目的を達成した。
イオンとなるべき物質をスパツタリングで供給
する第一の陰極の電位を最も低くしてスパツタさ
れる物質の量を多くし、放電の電子群がシースを
介して接する第二の陰極に穿設された貫通孔に原
因する放電の不安定性を第二の陰極より低い電位
を与えられる補助陰極によつて抑制し、もつて構
造が単純で消費電力が少なく、小容量の排気装置
で排気するだけで使用でき操作性のよいビーム強
度を大幅に改善した冷陰極クロストフイールド放
電形重イオン源が実現した。
する第一の陰極の電位を最も低くしてスパツタさ
れる物質の量を多くし、放電の電子群がシースを
介して接する第二の陰極に穿設された貫通孔に原
因する放電の不安定性を第二の陰極より低い電位
を与えられる補助陰極によつて抑制し、もつて構
造が単純で消費電力が少なく、小容量の排気装置
で排気するだけで使用でき操作性のよいビーム強
度を大幅に改善した冷陰極クロストフイールド放
電形重イオン源が実現した。
以下、添付図面に従つてこの発明の実施例を従
来の構成を述べつつ説明する。
来の構成を述べつつ説明する。
第１図は従来のPIG重イオン源の構成を示す縦
断面図である。陽極１は円筒状中空部２を有する
ものであり、その二つの開口部のおのおのに離間
かつ近接して、開口を覆う形状に二枚一組の陰極
３及び４が設けられ、陰極３には陽極の円筒状中
空部２の軸心の位置に陽極の中空部２の貫通の方
向に貫通孔９が穿設され、陰極４には陽極開口の
円筒状中空部２の軸心の位置にイオンを発生させ
るべき部材４ａが保持され、該部材４ａは陰極４
の一部をなす。陽極１、陰極３及び４は真空容器
５に収容され、二つの陰極３及び４は、第１図に
明らかに示す如く、該真空容器５の内部で短絡さ
れており、陽極１と陰極３及び４の間に高電圧を
印加する電源の出力（図示していない）は、気密
な真空容器壁貫通部６及び７を一部として有する
給電径路により、陽極１と陰極３及び４に供給さ
れる。磁場発生装置８の作る磁場は、陽極の中空
部２の位置で、円筒状中空部２の軸に平行であ
る。
断面図である。陽極１は円筒状中空部２を有する
ものであり、その二つの開口部のおのおのに離間
かつ近接して、開口を覆う形状に二枚一組の陰極
３及び４が設けられ、陰極３には陽極の円筒状中
空部２の軸心の位置に陽極の中空部２の貫通の方
向に貫通孔９が穿設され、陰極４には陽極開口の
円筒状中空部２の軸心の位置にイオンを発生させ
るべき部材４ａが保持され、該部材４ａは陰極４
の一部をなす。陽極１、陰極３及び４は真空容器
５に収容され、二つの陰極３及び４は、第１図に
明らかに示す如く、該真空容器５の内部で短絡さ
れており、陽極１と陰極３及び４の間に高電圧を
印加する電源の出力（図示していない）は、気密
な真空容器壁貫通部６及び７を一部として有する
給電径路により、陽極１と陰極３及び４に供給さ
れる。磁場発生装置８の作る磁場は、陽極の中空
部２の位置で、円筒状中空部２の軸に平行であ
る。
真空容器５は真空装置（図示していない）に接
続され、該真空装置はその排気装置により予め真
空容器５の内部を所要の真空度となるように排気
し、イオン源作動時に該真空容器５の内部に、イ
オン源作動に適した気体を供給する。
続され、該真空装置はその排気装置により予め真
空容器５の内部を所要の真空度となるように排気
し、イオン源作動時に該真空容器５の内部に、イ
オン源作動に適した気体を供給する。
イオン源の作動条件は、所要の特性によつそ選
ばれる。一例を示すと、真空容器５内の作動気体
密度４×1017ｍ-3、陽極中空部半径7.5mm、陽陰極
間電圧3kV、磁場0.15Tである。
ばれる。一例を示すと、真空容器５内の作動気体
密度４×1017ｍ-3、陽極中空部半径7.5mm、陽陰極
間電圧3kV、磁場0.15Tである。
真空装置（図示していない）から真空容器５に
導入された気体の一部は陽極の中空部２で放電に
より電離され、生成されたイオンの一部はイオン
を発生させるべき部材４ａに衝突し、スパツタさ
れた部材４ａからの粒子の一部は陽極１の中空部
で放電により電離されて重イオンを形成し、重イ
オンはイオン取出しの貫通孔９から取出されてイ
オンビームを形成する。イオンビームは通常真空
容器５に導入された気体分子イオンと、陰極上の
部材４ａからの粒子のイオンを含むので、必要に
応じて質量分離して利用される。
導入された気体の一部は陽極の中空部２で放電に
より電離され、生成されたイオンの一部はイオン
を発生させるべき部材４ａに衝突し、スパツタさ
れた部材４ａからの粒子の一部は陽極１の中空部
で放電により電離されて重イオンを形成し、重イ
オンはイオン取出しの貫通孔９から取出されてイ
オンビームを形成する。イオンビームは通常真空
容器５に導入された気体分子イオンと、陰極上の
部材４ａからの粒子のイオンを含むので、必要に
応じて質量分離して利用される。
これに対して、第２図はこの発明のイオン発生
装置の一実施例を示す縦断面図及び外形図であ
る。以下各図面で共通の部分には同一の番号を符
し、説明は省略する。
装置の一実施例を示す縦断面図及び外形図であ
る。以下各図面で共通の部分には同一の番号を符
し、説明は省略する。
１０は第一の陰極で、貫通した中空部２を有す
る陽極１の一方の開口端に離間かつ近接して配設
され一方の開口を覆う形状を有する板状部１０ａ
と、板状部１０ａに固着され陽極の中空部２にそ
の軸心と実質的に一致して延在しその表面はイオ
ンとなるべき物質で被覆された棒状部１０より構
成される。１１は第二の陰極で、陽極１の他方の
開口端に離間かつ近接して配設され他方の開口端
を覆う形状を有し、その陽極の中空部２の軸心の
位置には同軸的に貫通孔１２が穿設されている。
１３は補助陰極で、第二の陰極１１に離間かつ近
接して配設されている。１４は補助陰極１３に貫
通孔１２と同軸に穿設された貫通孔で、二つの貫
通孔１２，１４の直径は等しくなされている。真
空容器５に保持された磁場発生装置８は陽極の中
空部２にその軸心に実質的に平行な磁場を印加す
る。第二の陰極１１は真空容器５に取着されると
ともに接地される。陽極１及び第一の陰極１０は
給電経路の一部を兼ねる支持体１５により支持さ
れるとともに給電され、補助陰極１３は支柱の一
部だけを図示する給電経路の一部を兼ねる支持体
により支持されるとともに給電される。各電極に
は図示されない電源より、陽極、第二の陰極、補
助陰極、第一の陰極の順に高い電位が与えられ
る。
る陽極１の一方の開口端に離間かつ近接して配設
され一方の開口を覆う形状を有する板状部１０ａ
と、板状部１０ａに固着され陽極の中空部２にそ
の軸心と実質的に一致して延在しその表面はイオ
ンとなるべき物質で被覆された棒状部１０より構
成される。１１は第二の陰極で、陽極１の他方の
開口端に離間かつ近接して配設され他方の開口端
を覆う形状を有し、その陽極の中空部２の軸心の
位置には同軸的に貫通孔１２が穿設されている。
１３は補助陰極で、第二の陰極１１に離間かつ近
接して配設されている。１４は補助陰極１３に貫
通孔１２と同軸に穿設された貫通孔で、二つの貫
通孔１２，１４の直径は等しくなされている。真
空容器５に保持された磁場発生装置８は陽極の中
空部２にその軸心に実質的に平行な磁場を印加す
る。第二の陰極１１は真空容器５に取着されると
ともに接地される。陽極１及び第一の陰極１０は
給電経路の一部を兼ねる支持体１５により支持さ
れるとともに給電され、補助陰極１３は支柱の一
部だけを図示する給電経路の一部を兼ねる支持体
により支持されるとともに給電される。各電極に
は図示されない電源より、陽極、第二の陰極、補
助陰極、第一の陰極の順に高い電位が与えられ
る。
第３図は本発明のイオン発生装置を作動させる
ための回路の実施例を示す回路図である。１６，
１７，１８は電源で各電極に陽極１の電位をVa、
第一の陰極１０の電位をVk1、第二の陰極１１の
電位をVk2、補助陰極１３の電位をVk3としたと
き、 Vk1＜Vk3＜Vk2＝０＜Va の関係にある電位を与える。
ための回路の実施例を示す回路図である。１６，
１７，１８は電源で各電極に陽極１の電位をVa、
第一の陰極１０の電位をVk1、第二の陰極１１の
電位をVk2、補助陰極１３の電位をVk3としたと
き、 Vk1＜Vk3＜Vk2＝０＜Va の関係にある電位を与える。
第４図はこの発明のイオン発生装置の、出力イ
オンのビーム強度を改善する効果を説明する線図
である。ａ〜ｅの横軸ｕは、固体面に入射するイ
オンの運動エネルギー、縦軸のうち８は入射イオ
ン１個あたりのスパツタされる原子数で表わされ
るスパツタ比、ｆは入射するイオンの運動エネル
ギーがｕ以上ｕ＋du未満のものが単位時間に陰
極面に入射する数はfduであると定義したイオン
エネルギー分布函数であり、ｓとｆは相対値で示
される。
オンのビーム強度を改善する効果を説明する線図
である。ａ〜ｅの横軸ｕは、固体面に入射するイ
オンの運動エネルギー、縦軸のうち８は入射イオ
ン１個あたりのスパツタされる原子数で表わされ
るスパツタ比、ｆは入射するイオンの運動エネル
ギーがｕ以上ｕ＋du未満のものが単位時間に陰
極面に入射する数はfduであると定義したイオン
エネルギー分布函数であり、ｓとｆは相対値で示
される。
第４図ａは、ｓのｕに対する依存を示す。
第４図ｂは、第１図に示す従来のPIG重イオン
源の部材４ａに入射する水素イオンのｆのｕに対
する依存を示す。
源の部材４ａに入射する水素イオンのｆのｕに対
する依存を示す。
第４図ｃは、第２図に示すこの発明の実施例の
イオン発生装置の第一の陰極の棒状部に入射する
イオンのｆのｕに対する依存を示す。
イオン発生装置の第一の陰極の棒状部に入射する
イオンのｆのｕに対する依存を示す。
第４図ｂに於いて、陰極電位Ov、陽極電位を
Va水素イオンの電荷をｏとすると、ｆはｏ以下
及びeVa以上では０（ゼロ）である。さらに放電
の陰極降下eVp及び陽極降下の範囲ではｆは非常
に小さく０（ゼロ）としてよい。図に示す様に、
ｆは eVp≦ｕ＜eVa でのみ、０（ゼロ）でない値をとる。ｆはｕの小
さい範囲で大きな値をとる。ｕの大きい範囲では
ｆは小さくなる。放電の部位に放出されるモリブ
デン原子の単位時間あたりの数Ｑは、 Ｑ＝∫eVa eVpｆ・Sdu で与えられる。この積分の被積分函数fSのｕ依存
を第４図ｄに示す。
Va水素イオンの電荷をｏとすると、ｆはｏ以下
及びeVa以上では０（ゼロ）である。さらに放電
の陰極降下eVp及び陽極降下の範囲ではｆは非常
に小さく０（ゼロ）としてよい。図に示す様に、
ｆは eVp≦ｕ＜eVa でのみ、０（ゼロ）でない値をとる。ｆはｕの小
さい範囲で大きな値をとる。ｕの大きい範囲では
ｆは小さくなる。放電の部位に放出されるモリブ
デン原子の単位時間あたりの数Ｑは、 Ｑ＝∫eVa eVpｆ・Sdu で与えられる。この積分の被積分函数fSのｕ依存
を第４図ｄに示す。
第４図ｃに於いて、第二の陰極１１の電位Vk2
を０、陽極１１の電位をVa、第一の陰極１０の
電位をVk1とすると、第４図ｂの場合と同様に、
ｆは、 ｅ（Vp−Vk1）＜ｕ＜ｅ（Va−Vk1） でのみ、０（ゼロ）でない値をとる。ここでVpは
放電の部位の電位の最小値である。ｃがｂと異な
るところは、ｃはこの発明においては、二つの陰
極の電位が異なるクロストフイールド放電である
ので、Vp−Vk1はｂにおけるVpより大きく放電
維持に支障のない範囲で、第一の陰極の棒状部へ
入射するイオンのエネルギｕの下限ｅ（Vp−Vk1）
を自由に選択できることである。ｃとｂとを比較
してわかるように、ｆのｕに対する依存はｃで
は、ｂのそれを示す曲線を横軸に沿つて高エネル
ギー側に移動させた曲線で表わされる。
を０、陽極１１の電位をVa、第一の陰極１０の
電位をVk1とすると、第４図ｂの場合と同様に、
ｆは、 ｅ（Vp−Vk1）＜ｕ＜ｅ（Va−Vk1） でのみ、０（ゼロ）でない値をとる。ここでVpは
放電の部位の電位の最小値である。ｃがｂと異な
るところは、ｃはこの発明においては、二つの陰
極の電位が異なるクロストフイールド放電である
ので、Vp−Vk1はｂにおけるVpより大きく放電
維持に支障のない範囲で、第一の陰極の棒状部へ
入射するイオンのエネルギｕの下限ｅ（Vp−Vk1）
を自由に選択できることである。ｃとｂとを比較
してわかるように、ｆのｕに対する依存はｃで
は、ｂのそれを示す曲線を横軸に沿つて高エネル
ギー側に移動させた曲線で表わされる。
第４図ｅは、第４図ｃのエネルギーの分布函数
の場合のＱを与える被積分函数fSのｕの依存を示
す。ｅとｄを比較して、この発明では従来の構成
例と比較して、スパツタされるモリブデンの量を
多くすることが出来る。
の場合のＱを与える被積分函数fSのｕの依存を示
す。ｅとｄを比較して、この発明では従来の構成
例と比較して、スパツタされるモリブデンの量を
多くすることが出来る。
この発明は以上のように、イオンを発生させる
べき部材である第一の陰極の棒状部を衝撃するイ
オンエネルギー分布を制御し、大きなスパツタ比
を得られる領域で使用することにより、重イオン
ビーム強度を増加させるイオン源を提供できる。
べき部材である第一の陰極の棒状部を衝撃するイ
オンエネルギー分布を制御し、大きなスパツタ比
を得られる領域で使用することにより、重イオン
ビーム強度を増加させるイオン源を提供できる。
本発明のイオン発生装置は従来のPIG重イオン
源と同様に構造が単純で消費電力が少なく、小容
量の排気装置で排気するだけで使用でき操作性も
良い。
源と同様に構造が単純で消費電力が少なく、小容
量の排気装置で排気するだけで使用でき操作性も
良い。
スパツタ比の増大は、第４図ｅで明らかな如く
従来の構成例と比較して、スパツタされる陰極物
質の量を多くすることができることを示してい
る。この結果出力イオンビームを増加することが
できる。従来の構成において、この発明と同様の
効果を期待して、従来のPIG重イオン源の二つの
陰極３及び４を電気的に独立させ、陰極３を０
（ゼロ）Ｖに保ち、他の陰極４に負の高電圧を印
加するとPIG放電が不安定になり、所期の効果は
得られない。本発明に於ては放電を安定化させる
ために、第二の陰極に離間かつ近接して補助陰極
を配設しその貫通孔の径は第二陰極の電位よりも
低くすることにより、放電の不安定の原因である
第二陰極の貫通孔よりの電子の漏れ出しを抑制し
ている。
従来の構成例と比較して、スパツタされる陰極物
質の量を多くすることができることを示してい
る。この結果出力イオンビームを増加することが
できる。従来の構成において、この発明と同様の
効果を期待して、従来のPIG重イオン源の二つの
陰極３及び４を電気的に独立させ、陰極３を０
（ゼロ）Ｖに保ち、他の陰極４に負の高電圧を印
加するとPIG放電が不安定になり、所期の効果は
得られない。本発明に於ては放電を安定化させる
ために、第二の陰極に離間かつ近接して補助陰極
を配設しその貫通孔の径は第二陰極の電位よりも
低くすることにより、放電の不安定の原因である
第二陰極の貫通孔よりの電子の漏れ出しを抑制し
ている。
この発明では気体は特に限定せず、水素、アル
ゴン、酸素等を用いても同様の効果が得られる。
スパツタされる材料についても限定せず金属の単
体、合金を用いても、非金属を用いても効果は同
様である。
ゴン、酸素等を用いても同様の効果が得られる。
スパツタされる材料についても限定せず金属の単
体、合金を用いても、非金属を用いても効果は同
様である。
第１図は従来のPIG重イオン源の構成を示す縦
断面図、第２図はこの発明のイオン発生装置の一
実施例を示す縦断面図及び外形図、第３図はこの
発明のイオン発生装置を作動させるための回路の
実施例を示す回路図、第４図はこの発明のイオン
発生装置の出力イオンのビーム強度を改善する効
果を説明する線図、である。 １…陽極、２…陽極の中空部、８…磁場発生装
置、１０…第一の陰極、１０ａ…板状部、１０ｂ
…棒状部、１１…第二の陰極、１３…補助陰極、
１２，１４…貫通孔、１６，１７，１８…電源。
断面図、第２図はこの発明のイオン発生装置の一
実施例を示す縦断面図及び外形図、第３図はこの
発明のイオン発生装置を作動させるための回路の
実施例を示す回路図、第４図はこの発明のイオン
発生装置の出力イオンのビーム強度を改善する効
果を説明する線図、である。 １…陽極、２…陽極の中空部、８…磁場発生装
置、１０…第一の陰極、１０ａ…板状部、１０ｂ
…棒状部、１１…第二の陰極、１３…補助陰極、
１２，１４…貫通孔、１６，１７，１８…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一方の
開口を覆う形状を有する板状部とこの板状部に固
着され前記陽極の中空部にその軸心と実質的に一
致して延在しその表面の少くとも前記陽極の中空
部内の端部近傍はイオンとなるべき物質で形成さ
れた棒状部より構成される第一の陰極と、前記陽
極の他方の開口端に離間かつ近接して配設され他
方の開口端を覆う形状を有する第二の陰極と、前
記陽極の中空部の軸心に一致する軸心を有する前
記第二の陰極に穿設された貫通孔と、前記第二の
陰極に離間かつ近接して配設され、前記第二の陰
極の貫通孔と同軸でかつそれより大きくない径の
この貫通孔を有する補助陰極と、各電極に前記陽
極、前記第二の陰極、前記第一の陰極、の順に高
く、かつ補助陰極には第二の陰極よりも低い電位
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、を具備す
る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 |
|---|---|---|---|
| JP3815582A JPS58157036A (ja) | 1982-03-12 | 1982-03-12 | イオン発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3815582A JPS58157036A (ja) | 1982-03-12 | 1982-03-12 | イオン発生装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58157036A JPS58157036A (ja) | 1983-09-19 |
| JPH0334178B2 true JPH0334178B2 (ja) | 1991-05-21 |
Family
ID=12517513
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3815582A Granted JPS58157036A (ja) | 1982-03-12 | 1982-03-12 | イオン発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58157036A (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
- 1982-03-12 JP JP3815582A patent/JPS58157036A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58157036A (ja) | 1983-09-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Oks et al. | Development of plasma cathode electron guns | |
| US4423355A (en) | Ion generating apparatus | |
| US4737688A (en) | Wide area source of multiply ionized atomic or molecular species | |
| US4739214A (en) | Dynamic electron emitter | |
| US3414702A (en) | Nonthermionic electron beam apparatus | |
| JPH04277500A (ja) | 高速原子線源 | |
| US4954751A (en) | Radio frequency hollow cathode | |
| US4004172A (en) | Gas discharge electron gun for generating an electron beam by means of a glow discharge | |
| JPH08102278A (ja) | イオンビーム発生装置及び方法 | |
| JPH0334178B2 (ja) | ||
| JPH043056B2 (ja) | ||
| JPH03266346A (ja) | イオン生成装置 | |
| JP2586836B2 (ja) | イオン源装置 | |
| JP3409881B2 (ja) | Ｒｆ放電型イオン源 | |
| JPH0255897B2 (ja) | ||
| JPS6260788B2 (ja) | ||
| JPH024979B2 (ja) | ||
| JPS586259B2 (ja) | イオン発生装置 | |
| JPS58157033A (ja) | イオン発生装置 | |
| JP2627420B2 (ja) | 高速原子線源 | |
| JPS58157034A (ja) | イオン発生装置 | |
| JPH0554812A (ja) | イオン源 | |
| KR960004963B1 (ko) | 이온 유도 스퍼터링(Ion Induced Sputtering)을 이용한 고밀도 플라즈마 생성법과 그 장치 | |
| JPH0159694B2 (ja) | ||
| JPS59121734A (ja) | イオン発生装置 |