JPH0353404Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、イオンビーム描画装置等のイオンビ
ーム装置に使用して有効なガスフエーズイオン源
に関する。

［従来の技術］ 最近、ガスフエーズイオン源を用いたイオンビ
ーム装置が開発されている。このガスフエーズイ
オン源は、先端が鋭く形成されたエミツタ先端に
例えばヘリウムガスを供給し、このヘリウムを強
電界によつて電離させ、イオン化するイオン源で
ある。

このようなイオン源においては、ビーム電流を
増大させるため、エミツタを効率良く4°K程度に
冷却する必要がある。そのため、従来第２図に示
すような構造のものが開発されている。

第２図において、１は内部が高真空に保たれた
イオン源外壁、２は内部に冷媒、例えば液体ヘリ
ウム３を満たしたタンクで、イオン源外壁１の内
部にステンレス製のベローズ等を介して熱的に絶
縁された状態で支持されている。４はこのタンク
２の底部に固定された熱伝導性が高い電気絶縁物
質、例えばサフアイア、５はこのサフアイア４の
底部に固定された銅製のベース、６はこのベース
５の下部に着脱可能に取付けられたホルダで、こ
のホルダには先端が尖鋭に加工されたエミツタ７
が保持されている。８はこのエミツタ７に対向し
て配置された引出電極で、中央部にイオン通過用
穴８ａが形成されており、また、この引出電極は
絶縁物質製の支持筒９を介して前記ベース５に固
定されている。１０は前記エミツタ７の近傍に例
えばヘリウムガスを導入するためのパイプであ
る。１１は冷凍器で、この冷凍器は回収パイプ１
２を介して回収された前記タンク２内で気化した
ヘリウムガスを液化するためのものであり、得ら
れた液体ヘリウムは供給パイプ１３を介して前記
タンク２内に供給される。これらのパイプとして
はトランスフアーチユーブの如き二重管で、しか
もその間を真空に保つた構造のものが使用され、
ヘリウムガス及び液体ヘリウムの温度上昇をでき
るだけ抑えるようしてある。

［考案が解決しようとする問題点］ このように冷凍器１１を用いてタンク２内で気
化したヘリウムガスを液化して再利用する場合に
は、タンク２内で気化したヘリウムガスを回収す
る回収パイプ１２と冷凍器で液化された液体ヘリ
ウムタンク内に供給する供給パイプ１３との２つ
のパイプが必要となるわけであるが、従来におい
ては同図で示すように回収及び供給パイプを単に
並列に配置した状態で使用しているため、余分な
スペースを必要とすると共に、熱的なロスを抑え
る面でも限界があつた。

そこで、本考案はかかる不都合を解決すること
を目的とするものである。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本考案はエミツタ
と、該エミツタを冷却するための冷媒と、該冷媒
を収納するタンクと、該タンク内で気化した冷媒
ガスを回収するための回収パイプと、該回収パイ
プを介して回収された冷媒ガスを液化するための
冷凍器と、該冷凍器で液化された冷媒を前記タン
クに供給するための供給パイプと、前記エミツタ
近傍にイオン化すべきガスを供給するための手段
とを備えたガスフエーズイオン源において、前記
回収パイプの内部に前記供給パイプを設置したこ
とを特徴とする。

以下、本考案の実施例を図面に基づいて詳説す
る。

［実施例］ 第１図は本考案の一実施例を示す構成略図であ
り、第２図と同一番号のものは同一構成要素を示
すものである。

第１図において、１４はタンク２と冷凍器１１
とを接続するための例えばステンレスで形成され
たパイプで、このパイプは同心状に配置された第
１、第２，第３及び第４のパイプ１４ａ，１４
ｂ，１４ｃ，１４ｄから構成されている。この各
パイプのうち、第１のパイプ１４ａ内は冷凍器１
１で得られた液体ヘリウムを通すためのもので、
タンク２側の先端が液体ヘリウム３に浸されてい
る。また、第１、第２のパイプ１４ａと１４ｂと
の空間はその両側が断熱材で形成された蓋体１５
ａ，１５ｂ（冷凍器１１側に置かれる蓋体１５ｂ
は図示せず）で密封されて真空に保たれている。
さらに、第２、第３のパイプ１４ｂと１４ｃとの
空間はタンク２内で気化したヘリウムガスを通す
ためのもので、これらのタンク２側の端部はタン
ク上端部に置かれタンク内で気化したヘリウムガ
スが回収し易いようにしてある。さらに、また、
第３、第４のパイプ１４ｃと１４ｄとの空間はそ
の両端部が断熱材で形成された蓋体１６ａ，１６
ｂ（冷凍器１１側に置かれる蓋体１６ｂは図示せ
ず）で密封されて真空に保たれており、この第４
のパイプ１４ｄがタンク１１の上端部に固定され
ている。尚、図示しないが各パイプの間には所望
の〓間を維持するための断熱材で形成されたアン
カーが設けてあり、また、各アンカーは内側のパ
イプに対してできるだけ小さい面積で接触するよ
うな形状にしてある。

かかる構成において、タンク２内で気化したヘ
リウムガスは第２、第３のパイプ１４ｂと１４ｃ
との空間を通つて冷凍器１１に導かれ、この冷凍
器によつて液化される。得られた液体ヘリウムは
第１のパイプ１４ａ内を通つてタンク２内に導入
される。このとき、液体ヘリウムが通過する第１
のパイプ１４ａの外周は従来のように真空槽だけ
で熱シールドされることなく、真空槽の他にさら
にタンク内で気化したヘリウムガス槽で熱シール
ドされることになるため、熱シールド効果が向上
し、液体ヘリウムの消費を最小限に抑えることが
可能となる。

尚、前述の説明は本考案の一例であり、実施に
あたつては幾多の変形が考えられる。例えば上記
実施例ではタンクと冷凍器とを接続するパイプに
おいて、液体ヘリウムと液体ヘリウムガスとの間
には真空の空間を形成したが、断熱材を充填して
も良い。

また、上記実施例ではタンクと冷凍器とを接続
するパイプを４重構造となしたが、これに限定さ
れることなく、５重構造以上となし液体ヘリウム
とヘリウムガス及びヘリウムガスと大気との間に
形成する真空の空間の数を２層以上となせば、熱
授受をより一層少なくすることが可能となる。

また、冷凍器１１で発生する振動をできるだけ
タンク側に伝達しないようにパイプ１４の全長あ
るいは中間部の例えばコーナー部分を蛇腹状に加
工し、振動を吸収できるようにしても良い。

［効果］ 以上詳述した如く本考案によれば、タンクで気
化したヘリウムガス回収用パイプと液体ヘリウム
供給とを実質的に一本のパイプで行なうことがで
きるため、タンクと冷凍器とを接続するにあた
り、デツドスペースを生じることなく効率良く配
管することが可能となる。また、熱シールド効果
により熱的ロスを従来よりもさらに低減させるこ
とが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す構成略図、第
２図は従来例を説明するための図である。 １：イオン源外壁、２：タンク、３：液体ヘリ
ウム、４：サフアイア、５：ベース、６：ホル
ダ、７：エミツタ、８：引出電極、８ａ：イオン
通過用穴、９：支持筒、１０：パイプ、１１：冷
凍器、１２：回収パイプ、１３：供給パイプ、１
４：パイプ、１４ａ乃至１４ｄ：第１乃至第４の
パイプ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. エミツタと、該エミツタを冷却するための冷媒
   と、該冷媒を収納するタンクと、該タンク内で気
   化した冷媒ガスを回収するための回収パイプと、
   該回収パイプを介して回収された冷媒ガスを液化
   するための冷凍器と、該冷凍器で液化された冷媒
   を前記タンクに供給するための供給パイプと、前
   記エミツタ近傍にイオン化すべきガスを供給する
   ための手段とを備えたガスフエーズイオン源にお
   いて、前記回収パイプの内部に前記供給パイプを
   設置したことを特徴とするガスフエーズイオン
   源。