JPH0349175B2 - - Google Patents
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- JPH0349175B2 JPH0349175B2 JP57141129A JP14112982A JPH0349175B2 JP H0349175 B2 JPH0349175 B2 JP H0349175B2 JP 57141129 A JP57141129 A JP 57141129A JP 14112982 A JP14112982 A JP 14112982A JP H0349175 B2 JPH0349175 B2 JP H0349175B2
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- metal ion
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J27/00—Ion beam tubes
- H01J27/02—Ion sources; Ion guns
- H01J27/26—Ion sources; Ion guns using surface ionisation, e.g. field effect ion sources, thermionic ion sources
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は高輝度でかつ、点状のイオンビームが
得られる液体金属イオン源の改良に関し、特に、
この種のイオン源における電極の構造に関するも
のである。
得られる液体金属イオン源の改良に関し、特に、
この種のイオン源における電極の構造に関するも
のである。
針状あるいはパイプ状の陽極を用いた液体金属
イオン源において、陽極材料に要求される条件は
(1)イオン化物質と反応しないこと、(2)溶融したイ
オン化物質とぬれ性が良いこと、(3)陽極の先端が
針状に加工できること、(4)高電界にたえることな
どである。
イオン源において、陽極材料に要求される条件は
(1)イオン化物質と反応しないこと、(2)溶融したイ
オン化物質とぬれ性が良いこと、(3)陽極の先端が
針状に加工できること、(4)高電界にたえることな
どである。
イオン化物質がGa、In、Au、Au−Ge、Au−
Siなどの金属や半導体元素に対して、従来、Ｗ、
Moなどの高融点金属からなる針状陽極が使われ
ていた〔例えば、J.Vac.Sci.Technol.、16(6)、
Nov／Dec.1979、pp.1871−1874参照〕。特に、Ｗ
は金属の中でも最も融点が高く、高電界下での強
度が最も強く、かつ、加工性が良いため、もつぱ
ら実用的な液体金属イオン源用の針状チツプとし
て使用されてきた。
Siなどの金属や半導体元素に対して、従来、Ｗ、
Moなどの高融点金属からなる針状陽極が使われ
ていた〔例えば、J.Vac.Sci.Technol.、16(6)、
Nov／Dec.1979、pp.1871−1874参照〕。特に、Ｗ
は金属の中でも最も融点が高く、高電界下での強
度が最も強く、かつ、加工性が良いため、もつぱ
ら実用的な液体金属イオン源用の針状チツプとし
て使用されてきた。
しかしながら、Ｂ、Alなど、金属電極との反
応性の大きい元素のイオンを発生するためには、
従来の金属チツプは化学的反応をするため針状チ
ツプの形状が変化してしまい、寿命の点で問題が
ある。例えば、B+イオン発生の場合、Ｂの陽極
との反応を少なくするために、融点の低いＢを含
んだ合金をイオン化物質として用いている。例え
ば、Pt72−B28の合金の融点は795℃、Pd40Ni40−
B20合金の融点は650℃とＢ単体の融点2030℃と
比べて非常に低くなつてはいるが、金属チツプと
の反応は依然無視できず、Ｗチツプの場合、その
寿命はわずが10時間程度にしかすぎない。
応性の大きい元素のイオンを発生するためには、
従来の金属チツプは化学的反応をするため針状チ
ツプの形状が変化してしまい、寿命の点で問題が
ある。例えば、B+イオン発生の場合、Ｂの陽極
との反応を少なくするために、融点の低いＢを含
んだ合金をイオン化物質として用いている。例え
ば、Pt72−B28の合金の融点は795℃、Pd40Ni40−
B20合金の融点は650℃とＢ単体の融点2030℃と
比べて非常に低くなつてはいるが、金属チツプと
の反応は依然無視できず、Ｗチツプの場合、その
寿命はわずが10時間程度にしかすぎない。
そのため、耐反応性のあるチツプ材としてグラ
ツシーカーボンなどの炭素が使用されるようにな
つた〔例えば、J.J.A.P.、21(5)、May1982、
pp.277−278参照〕。しかしながら、このチツプ材
は、寿命が100時間程度以上に改善されはしたも
のの、濡れ性に関しては必ずしも十分ではなく、
結局、安定したイオン電流が得られるまでに到つ
てしない。
ツシーカーボンなどの炭素が使用されるようにな
つた〔例えば、J.J.A.P.、21(5)、May1982、
pp.277−278参照〕。しかしながら、このチツプ材
は、寿命が100時間程度以上に改善されはしたも
のの、濡れ性に関しては必ずしも十分ではなく、
結局、安定したイオン電流が得られるまでに到つ
てしない。
従つて、本発明の目的は長時間にわたつて安定
なイオンビームを引出し得る液体金属イオン源を
提供することにある。
なイオンビームを引出し得る液体金属イオン源を
提供することにある。
上記目的を達成するために本発明の液体金属イ
オン源は、シリコンカーバイドからなるあるい
は、別材料からなる棒状あるいはパイプ状の電極
の表面をシリコンカーバイトでカバーした電極か
らなり、棒状電極の場合は特にそれらの先端の曲
率半径が10μｍ程度以下の針状に形成した陽極
と、イオン化物質いを保持するための溜め部と、
イオンを引出すための引出し電極とからなること
を特徴としている。
オン源は、シリコンカーバイドからなるあるい
は、別材料からなる棒状あるいはパイプ状の電極
の表面をシリコンカーバイトでカバーした電極か
らなり、棒状電極の場合は特にそれらの先端の曲
率半径が10μｍ程度以下の針状に形成した陽極
と、イオン化物質いを保持するための溜め部と、
イオンを引出すための引出し電極とからなること
を特徴としている。
すなわち、上記電極としてシリコンカーパイト
からなるもの、又は、別材料、例えばＷ、Moな
どの高融点金属材料の細い棒状あるいはパイプ状
の電極の表面をシリコンカーバイトでカバーした
ものからなつている。
からなるもの、又は、別材料、例えばＷ、Moな
どの高融点金属材料の細い棒状あるいはパイプ状
の電極の表面をシリコンカーバイトでカバーした
ものからなつている。
以下、実施例を用いて本発明による液体金属イ
オン源を説明する。
オン源を説明する。
実施例 １
本実施例は針状チツプがシリコンカーバイトの
みからなる液体金属イオン源の関するものであ
る。第１図に本発明による液体金属イオン源の基
本構造を示す。針状チツプ１は直径が約１mm、長
さが約20mmの棒状の焼結シリコンカーバイトの先
端をヤスリを用いた機械的研摩法、もしくは電解
研摩法、あるいはこれらの組合せによつてその先
端曲率半径を10μｍ程度以下に針状加工したもの
である。先端に直径1.5mmの孔を持つ炭素製のイ
オン化物質２の円筒保持体（ため部）３に上記チ
ツプ１が通され、その先端がため部３の下端より
約１mmつき出ている。ため部３の周りのコイル状
のフイラメント４はため部３を電子衝撃加熱して
イオン化物質２を溶融するためのものである。シ
ールド電極５はフイラメント４から放出される電
子の加速電界がみだされないようにするためのも
のである。引出し電極６はチツプ１に対向して置
かれ、引出し電圧が５〜15kVでイオンビーム７
が放出する。
みからなる液体金属イオン源の関するものであ
る。第１図に本発明による液体金属イオン源の基
本構造を示す。針状チツプ１は直径が約１mm、長
さが約20mmの棒状の焼結シリコンカーバイトの先
端をヤスリを用いた機械的研摩法、もしくは電解
研摩法、あるいはこれらの組合せによつてその先
端曲率半径を10μｍ程度以下に針状加工したもの
である。先端に直径1.5mmの孔を持つ炭素製のイ
オン化物質２の円筒保持体（ため部）３に上記チ
ツプ１が通され、その先端がため部３の下端より
約１mmつき出ている。ため部３の周りのコイル状
のフイラメント４はため部３を電子衝撃加熱して
イオン化物質２を溶融するためのものである。シ
ールド電極５はフイラメント４から放出される電
子の加速電界がみだされないようにするためのも
のである。引出し電極６はチツプ１に対向して置
かれ、引出し電圧が５〜15kVでイオンビーム７
が放出する。
B+イオン先成を目的としてイオン化物質２に
NiBを用いた場合、この物質２の融点は約1000℃
であり、イオン引出しの中の電子衝撃加熱の電力
として約100Wが必要であつた。
NiBを用いた場合、この物質２の融点は約1000℃
であり、イオン引出しの中の電子衝撃加熱の電力
として約100Wが必要であつた。
第２図は引出したイオンビーム７を質量分析計
に導いて得られた質量スペクトルを示したもので
ある。B+イオンの他にNi+、Ni2+イオンも引出
されていることがわかる。この時の引出し電圧は
11kV、全イオン電流は約50μAである。
に導いて得られた質量スペクトルを示したもので
ある。B+イオンの他にNi+、Ni2+イオンも引出
されていることがわかる。この時の引出し電圧は
11kV、全イオン電流は約50μAである。
同じイオン化物質２であるNiBに対して、Ｗ、
Moなどの高融点金属からなるチツプを用いた場
合、寿命はわずか10秒程度しかないのに対し、本
発明によるイオン源のシリコンカーバイトからな
るチツプ１は耐反応性、濡れ性が良好なため100
時間以上の長時間に亘つて安定なイオンビーム７
を引出せることが確認された。
Moなどの高融点金属からなるチツプを用いた場
合、寿命はわずか10秒程度しかないのに対し、本
発明によるイオン源のシリコンカーバイトからな
るチツプ１は耐反応性、濡れ性が良好なため100
時間以上の長時間に亘つて安定なイオンビーム７
を引出せることが確認された。
上述のシリコンカーバイト１の代りに、同様な
形状のタングステンチツプの表面にシリコンカー
バイトを気相成長させたチツプイオン源に対して
も同様な長寿命が確認された。
形状のタングステンチツプの表面にシリコンカー
バイトを気相成長させたチツプイオン源に対して
も同様な長寿命が確認された。
実施例 ２
本実施例はパイプ状陽極がシリコンカーバイト
のみからなる液体金属イオン源に関するものであ
る。第３図に本発明による液体金属イオン源の基
本構造を示す。
のみからなる液体金属イオン源に関するものであ
る。第３図に本発明による液体金属イオン源の基
本構造を示す。
パイプ状陽極８は内径が約0.5mm、長さが約15
mmの大きさで、シリコンカーバイト材でできてい
る。イオン化物質２はこのパイプ８内につめら
れ、コイル状フイラメント４からの電子衝撃加熱
により溶融される。イオン化物質２としてNiB用
いた場合、第２図と同様なイオンビームの質量ス
ペクトルを得た。イオン源の寿命として耐反応
性、濡れ性が十分なために100時間以上の長時間
に亘つて安定なイオンビーム７を引出せることが
確認された。
mmの大きさで、シリコンカーバイト材でできてい
る。イオン化物質２はこのパイプ８内につめら
れ、コイル状フイラメント４からの電子衝撃加熱
により溶融される。イオン化物質２としてNiB用
いた場合、第２図と同様なイオンビームの質量ス
ペクトルを得た。イオン源の寿命として耐反応
性、濡れ性が十分なために100時間以上の長時間
に亘つて安定なイオンビーム７を引出せることが
確認された。
上述のシリコンカーバイトのパイプ８の代りに
同様な形状のタングステンパイプの表面をシリコ
ンカーバイトで覆つたパイプを用いたイオン源に
対しても、同様な長寿命が確認された。
同様な形状のタングステンパイプの表面をシリコ
ンカーバイトで覆つたパイプを用いたイオン源に
対しても、同様な長寿命が確認された。
以上述べた如く、少なくともその表面がシリコ
ンカーバイトからなる針状あるいはパイプ状陽極
を備えた液体金属イオン源とすることによつて、
イオン化物質として金属反応元素からなるものを
使用しても陽極との反応を大きく抑制することが
でき、かつ、濡れ性も十分なためイオン源を極め
て長寿命化することができた。
ンカーバイトからなる針状あるいはパイプ状陽極
を備えた液体金属イオン源とすることによつて、
イオン化物質として金属反応元素からなるものを
使用しても陽極との反応を大きく抑制することが
でき、かつ、濡れ性も十分なためイオン源を極め
て長寿命化することができた。
第１図は本発明による液体金属イオン源で針状
チツプを用いたタイプの基本構成図、第２図は第
１図に示したイオン源を用いて得られたスペクト
ル線図、第３図は本発明による他の液体金属イオ
ン源でパイプ状陽極を用いたタイプの基本構成図
である。 １……針状陽極（チツプ）、２……イオン化物
質、３……ため部、４……コイル状フイラメン
ト、５……シールド電極、６……引出し電極、７
……イオンビーム、８…パイプ状陽極。
チツプを用いたタイプの基本構成図、第２図は第
１図に示したイオン源を用いて得られたスペクト
ル線図、第３図は本発明による他の液体金属イオ
ン源でパイプ状陽極を用いたタイプの基本構成図
である。 １……針状陽極（チツプ）、２……イオン化物
質、３……ため部、４……コイル状フイラメン
ト、５……シールド電極、６……引出し電極、７
……イオンビーム、８…パイプ状陽極。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ イオン化すべき物質を溶融して保持するため
の溜め部と、上記溜め部から供給された上記溶融
物質のイオンをその先端から放射するための陽極
と、上記陽極の先端からイオンをとり出すために
上記陽極の先端に高電界を印加するための引出し
電極とからなるものであつて、上記陽極は少なく
ともその表面がシリコンカーバイトからなること
を特徴とする液体金属イオン源。 ２ 上記陽極が針状電極からなることを特徴とす
る第１項の液体金属イオン源。 ３ 上記陽極が針状電極からなり、かつ、上記溜
め部が上記針状電極の周囲に設けられた円筒から
なることを特徴とする第１項の液体金属イオン
源。 ４ 上記陽極がその内部を上記溜め部とする円筒
からなることを特徴とする第１項の液体金属イオ
ン源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57141129A JPS5931542A (ja) | 1982-08-16 | 1982-08-16 | 液体金属イオン源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57141129A JPS5931542A (ja) | 1982-08-16 | 1982-08-16 | 液体金属イオン源 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5931542A JPS5931542A (ja) | 1984-02-20 |
| JPH0349175B2 true JPH0349175B2 (ja) | 1991-07-26 |
Family
ID=15284834
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57141129A Granted JPS5931542A (ja) | 1982-08-16 | 1982-08-16 | 液体金属イオン源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5931542A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6056342A (ja) * | 1983-09-08 | 1985-04-01 | Anelva Corp | イオンビ−ム発生装置 |
| JP2575099Y2 (ja) * | 1991-02-08 | 1998-06-25 | 旭光学工業株式会社 | カメラのファインダ−構造 |
| JP4835880B2 (ja) | 2009-03-12 | 2011-12-14 | 信越化学工業株式会社 | 液状硬化性フロロシリコーン組成物の製造方法 |
-
1982
- 1982-08-16 JP JP57141129A patent/JPS5931542A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5931542A (ja) | 1984-02-20 |
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