JPH04184899A - Plasma generation device - Google Patents

Plasma generation device

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JPH04184899A
JPH04184899A JP2313444A JP31344490A JPH04184899A JP H04184899 A JPH04184899 A JP H04184899A JP 2313444 A JP2313444 A JP 2313444A JP 31344490 A JP31344490 A JP 31344490A JP H04184899 A JPH04184899 A JP H04184899A
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antenna
discharge tube
magnetic field
tube
plasma
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Hideo Tsuboi
秀夫 坪井
Kenichi Takagi
憲一 高木
Akira Hoshino
明 星野
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Abstract

PURPOSE:To introduce a high power mu-wave and prolong an antenna life by cooling an antenna with a refrigerant circulating in the inside, refrigerating a casing with a cooling block, and effectively cooling inner and outer peripheries of a vacuum sealing member. CONSTITUTION:A mu-wave is propagated between a casing 22 and an antenna 23, and passes through a ceramic vacuum seal 27 to be emitted in a discharge tube 21 from the antenna 23. ECR is generated in a magnetic field of a magnet 29, and ion beams are drawn out from formed plasma with a drawing-out electrode 30. Electrons (e) are intercepted with a plate 26 to protect a sealing member 27 from a direct hit. The antenna 23 is cooled with water W, circulating in the inside, from the inside via, a joining part Q, and a joining part P with the casing 22 is effeciently cooled with a block 28 in an outer periphery, preventing temperature rise and breaking of the seal 27. This constitution normally operates the whole vacuum system for a long time, enabling introduction of a 1kw or more mu-wave and considerable prolongation of an antenna life with length of the discharge tube 21, an antenna protruded quantity in the discharge tube, and the plate 26 diameter suitably selected.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はプラズマ発生装置に関する。特にマイクロ波を
用いることによってプラズマを発生するプラズマ発生装
置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a plasma generation device. In particular, the present invention relates to a plasma generation device that generates plasma by using microwaves.

[従来の技術及びその問題点] マイクロ波を用いて電子サイクロトロン共鳴番こよって
プラズマを発生する方法が知られてLXる。
[Prior Art and its Problems] A method of generating plasma by electron cyclotron resonance using microwaves is known.

この種の装置として、特開昭61−269900号公報
では、第3図及び第4図に示すようなプラズマ発生装置
を開示している。すなわち、図において、[マイクロ波
発生装置であるマグネトロン(1)力5矩形状導波管(
2)に取り付けられている。この導波管(2)の内面か
らは管状のアンテナ(8)が延ばされており、このアン
テナはアンテナが設けられた管壁に対向する管壁に設け
られた開口(4)を突き抜けて導波管(2)の外方に延
びている。このアンテナ(8)と中心軸を一致する円筒
状の磁場発生装置(5)が設けられている。この磁場発
生装置(5)は、中心軸側の磁極が交互になるように円
筒状に配された複数本のフェライト棒状磁石(6)から
成っている。磁場発生装置(5) によって作られる磁
場強度は中心軸上で共鳴磁場強度(ii子サイクロトロ
ン共鳴発生条件を満たす磁場強度B=ωm/e:m=電
子の質量、e=電子の電荷)未満であり、中心軸から離
れた位置で共鳴磁場強度以上である。導波管(2)に設
けられた開口は、アンテナ(8)を空間を有して包囲す
るセラミック製の真空シール部(7)によってシールさ
れており、また、磁場発生装置(5)の外周面は放電管
である外壁(8)によって覆われており、外壁(8)内
が高真空状態に維持できるようにされている。導波管(
1)の端部には整合器(9)が設けられている。この整
合器は、マグネトロンmから放射されたマイクロ波がプ
ラズマを生成するのに完全に利用されて反射波がOにな
るように調整される。
As an apparatus of this type, Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-269900 discloses a plasma generating apparatus as shown in FIGS. 3 and 4. That is, in the figure, a magnetron (1), which is a microwave generator, and a rectangular waveguide (
2). A tubular antenna (8) extends from the inner surface of this waveguide (2), and this antenna penetrates through an opening (4) provided in the tube wall opposite to the tube wall where the antenna is installed. It extends outward from the waveguide (2). A cylindrical magnetic field generator (5) whose central axis coincides with this antenna (8) is provided. This magnetic field generator (5) consists of a plurality of ferrite rod-shaped magnets (6) arranged in a cylindrical shape so that the magnetic poles on the central axis side alternate. The magnetic field strength generated by the magnetic field generator (5) is less than the resonant magnetic field strength (magnetic field strength that satisfies the condition for generating II-ion cyclotron resonance B = ωm/e: m = mass of electron, e = charge of electron) on the central axis. The magnetic field strength is greater than the resonant magnetic field strength at positions away from the central axis. The opening provided in the waveguide (2) is sealed by a ceramic vacuum seal part (7) that surrounds the antenna (8) with a space, and the outer periphery of the magnetic field generator (5). The surface is covered by an outer wall (8) which is a discharge tube, and the inside of the outer wall (8) can be maintained in a high vacuum state. Waveguide (
A matching box (9) is provided at the end of 1). This matching box is adjusted so that the microwave emitted from the magnetron m is fully utilized to generate plasma and the reflected wave becomes O.

このように構成されたプラズマ発生装置においては、プ
ラズマは次のようにして発生される。マグネトロン(1
)から発生されたマイクロ波は、導波管(2)内を伝達
してアンテナ(8)に至り、このアンテナ(8)から高
真空状態に保たれた空間に放出される。放出されたマイ
クロ波共鳴磁場強度の磁場中までさらに伝播して、ここ
で電子サイクロトロン共鳴を起してプラズマを生成する
のにそのエネルギーが消費される。生成されたプラズマ
は磁場発生装置(5)の中心軸に沿って拡散される。
In the plasma generator configured in this way, plasma is generated as follows. Magnetron (1)
) is transmitted through the waveguide (2), reaches the antenna (8), and is emitted from the antenna (8) into a space maintained in a high vacuum state. The emitted microwaves propagate further into the magnetic field of the resonant magnetic field strength, where the energy is consumed to cause electron cyclotron resonance and generate plasma. The generated plasma is diffused along the central axis of the magnetic field generator (5).

プラズマの生成と共に熱が発生するが、アンテナから導
波管(2)内に冷却媒体を流すようにすれば発熱による
装置の損傷は防止することができる。」と開示している
Although heat is generated along with the generation of plasma, damage to the device due to heat generation can be prevented by flowing a cooling medium from the antenna into the waveguide (2). ” is disclosed.

第3図に示すマイクロ波アンテナ(3)はセラミック製
の真空シール部(7)を通って放電管(8)へマイクロ
波を放出してプラズマ生成を行なうものであるが、この
場合、以下のような要因により真空シール部(7)が破
損し、よってこのような真空システム全体が失陥してし
まう事故が発生している。
The microwave antenna (3) shown in Figure 3 generates plasma by emitting microwaves to the discharge tube (8) through a ceramic vacuum seal (7). Accidents have occurred in which the vacuum seal portion (7) is damaged due to such factors, resulting in the failure of the entire vacuum system.

■すなわちプラズマからの荷電粒子及びマイクロ波のセ
ラミックシール部での誘電体ロスによりこの真空シール
部(7)が高温となり、また金属部との接合箇所の高温
度により熱変形を受けて破損する。これは導波管部(2
)及び放電管部(8)を冷却媒体を流すことにより冷却
しても防止することができない(この公開公報では特に
媒体が何であるか明示していないが構造上、空気である
と思われる。)。特に700ワツトを越える高電力のマ
イクロ波を導入するときには、その故障頻度は増加する
(2) That is, the vacuum seal part (7) becomes high temperature due to dielectric loss in the ceramic seal part due to charged particles from the plasma and microwaves, and is thermally deformed and damaged due to the high temperature of the joint part with the metal part. This is the waveguide section (2
) and the discharge tube section (8) by flowing a cooling medium, this problem cannot be prevented (although this publication does not specifically specify what the medium is, it is likely to be air due to its structure). ). In particular, when high-power microwaves exceeding 700 watts are introduced, the frequency of failure increases.

■特にイオンビーム引出のためのイオン源の場合は引出
電極(10)が設けられるが、この付近で出てきた電子
は加速され、放電管(8)側へ逆流して(る。この電子
はセラミック製の真空シール部(7)を直撃し、これを
破損するに至る。
■Especially in the case of an ion source for extracting an ion beam, an extraction electrode (10) is provided, and the electrons that come out near this are accelerated and flow back toward the discharge tube (8). The ceramic vacuum seal part (7) was directly hit and damaged.

〔発明が解決しようとする間顕点] 本発明は上記問題に鑑みてなされ、誘電体でなる真空シ
ール部の破損を防止し、700ワツトを越えるような高
電力のマイクロ波でも定常的に導入することのできるプ
ラズマ発生装置を提供することを目的とする。
[Points to be solved by the invention] The present invention was made in view of the above problems, and prevents damage to the vacuum seal portion made of dielectric material, and allows constant introduction of microwaves of high power exceeding 700 watts. The purpose of the present invention is to provide a plasma generation device that can perform the following steps.

〔問題点を解決するための手段1 上記目的は、内部が高真空に保たれる放電管と、中心軸
上の磁場強度が共鳴磁場強度未満であり、前記中心軸か
ら離れた位置の磁場強度が共鳴磁場強度以上である磁場
を前記放電管内に形成する筒状の磁場発生装置と、前記
放電管の中心軸に同心的に該放電管の管壁に一端が固定
される筒状ケーシングと、該筒状ケーシングの内側に同
心的に配設され、該筒状ケーシングの前記一端から前記
放電管内に所定長、突出するように配設された管状のア
ンテナと、前記筒状ケーシングの内壁面と前記アンテナ
の外壁面との間に気密に固定され、誘電体で成る環状の
真空シール部材と、前記管状のアンテナ内に冷却媒体を
循環させる冷却媒体循環手段と、前記真空シール部材に
対応する前記筒状ケーシングの外壁面の部位に取り付け
られた環状の冷却用ブロックとから成り前記筒状ケーシ
ングと前記アンテナとの間の空間をマイクロ波が伝送さ
れるようにしたプラズマ発生装置、によって達成される
[Means for solving the problem 1 The above object is to provide a discharge tube whose interior is kept in a high vacuum, a magnetic field strength on the central axis is less than the resonant magnetic field strength, and a magnetic field strength at a position away from the central axis. a cylindrical magnetic field generating device that forms a magnetic field in the discharge tube in which the magnetic field is greater than or equal to the resonance magnetic field strength; a cylindrical casing having one end fixed to the wall of the discharge tube concentrically with the central axis of the discharge tube; a tubular antenna disposed concentrically inside the cylindrical casing and protruding a predetermined length from the one end of the cylindrical casing into the discharge tube; and an inner wall surface of the cylindrical casing. an annular vacuum sealing member made of a dielectric material and airtightly fixed to an outer wall surface of the antenna; a cooling medium circulating means for circulating a cooling medium within the tubular antenna; and a cooling medium circulation means corresponding to the vacuum sealing member. This is achieved by a plasma generation device comprising an annular cooling block attached to an outer wall surface of a cylindrical casing, so that microwaves are transmitted through a space between the cylindrical casing and the antenna. .

〔作   用1 アンテナはその内部を循環する冷却媒体で冷却され、ま
たその外側の筒状のケーシングは冷却用ブロックで冷却
されるので、このブロックに対応するように筒状ケーシ
ング及びアンテナ間に嵌着されている真空シール部材の
外周部及び内周部が効率よく冷却され、プラズマ及び誘
電体、導電体でのマイクロ波の電力ロスにより大きく温
度の上がることが防止されている。よってこの真空シー
ル部材を長期に亘って正常に動作させるべく冷却する。
[Function 1: The antenna is cooled by the cooling medium circulating inside it, and the outer cylindrical casing is cooled by a cooling block, so the antenna should be fitted between the cylindrical casing and the antenna to correspond to this block. The outer and inner peripheral parts of the attached vacuum seal member are efficiently cooled, and a large temperature rise due to microwave power loss in the plasma, dielectric, and conductor is prevented. Therefore, the vacuum seal member is cooled to operate normally over a long period of time.

よってまた1にWという高電力のマイクロ波も導入する
ことができ、またアンテナの寿命は大巾にのばすことが
できる。
Therefore, it is also possible to introduce microwaves with a high power of 1 W, and the life of the antenna can be greatly extended.

[実 施 例] 以下、本発明の実施例によるプラズマ発生装置について
第1図を参照して説明する。
[Example] Hereinafter, a plasma generator according to an example of the present invention will be described with reference to FIG. 1.

第1図においてプラズマ発生装置は全体として(20)
で示され円筒状の放電管(21)は従来と同様に構成さ
れ、その内部は高真空化されているが内周壁部に磁場発
生装置(291(なお、−H的には外周壁部に設けられ
る。これによってプラズマによる内周壁部の汚染が防止
される。)が設けられ、これは従来例の第3区と同様に
構成され、軸方向に延びる磁極が多数N極とS極とを交
互に変化させて配置固定させている。また放電管(21
)の側壁部に形成される開口端f21a)には筒状ケー
シング(22)の一端が固定されており、これと同心的
にこの内側には2重管としての管状のアンテナ(23)
が配設されており、これは放電管(21)内に所定量突
出しており、この放電管(21)内に突出している一端
には円形の平板(26)が固定されている。
In Figure 1, the plasma generator as a whole is (20)
The cylindrical discharge tube (21) shown by is constructed in the same way as the conventional one, and its interior is kept under high vacuum. This prevents contamination of the inner circumferential wall by plasma.) This is constructed in the same manner as the third section of the conventional example, and has a large number of magnetic poles extending in the axial direction, with a large number of N poles and S poles. The arrangement is fixed by changing the arrangement alternately.Also, the discharge tube (21
) One end of a cylindrical casing (22) is fixed to the open end f21a) formed in the side wall of the casing (22), and a tubular antenna (23) as a double pipe is installed concentrically inside this casing (22).
is disposed and protrudes a predetermined amount into the discharge tube (21), and a circular flat plate (26) is fixed to one end protruding into the discharge tube (21).

アンテナ(23)は2重管構造であるが、外側の管(2
4)と同心的に内管(25)が配設されており、内管(
25)内の空間Δ及び外管(24)と内管(25)との
間の空間旦との間に矢印で示すよう水Wが循環している
。なおこの水を循環させるための駆動部は図示省略して
いる。
The antenna (23) has a double tube structure, but the outer tube (23)
An inner tube (25) is arranged concentrically with the inner tube (4).
Water W circulates between the space Δ in 25) and the space Δ between the outer tube (24) and the inner tube (25) as shown by the arrow. Note that a drive unit for circulating this water is not shown.

アンテナ(23)の外管(24)と筒状のケーシング(
22)との間にはセラミックで成る真空シール部材(2
7)が嵌着固定されている。すなわち接合部P及びQで
示すようにケーシング(22)の内壁及び管状アンテナ
(23)の外壁に気密に接合している。また真空シール
部材(27)に対応する部位の、ケーシング(22)の
外壁面に環状の冷却用ブロック(28)が嵌着されてい
る。
The outer tube (24) of the antenna (23) and the cylindrical casing (
A vacuum seal member (22) made of ceramic is provided between the
7) is fitted and fixed. That is, as shown by joints P and Q, it is hermetically joined to the inner wall of the casing (22) and the outer wall of the tubular antenna (23). Further, an annular cooling block (28) is fitted onto the outer wall surface of the casing (22) at a portion corresponding to the vacuum seal member (27).

また本実施例によれば放電管(21)の一端には引出用
の電極(30)が取り付けられている。放電管(21)
の軸方向の長さは1.5 ん(えは導入されるマイクロ
波の波長)であり、平板(26)の径はl/4λ、また
アンテナ(23)の放電管(21)内への突出量は3/
4 λと設定されている。
Further, according to this embodiment, an extraction electrode (30) is attached to one end of the discharge tube (21). Discharge tube (21)
The length in the axial direction of the antenna (23) is 1.5 mm (e is the wavelength of the introduced microwave), the diameter of the flat plate (26) is l/4λ, and the length of the antenna (23) into the discharge tube (21) is The protrusion amount is 3/
4 λ is set.

本発明の実施例によるプラズマ発生装置は以上のように
構成されるのであるが、次にこの作用について説明する
The plasma generator according to the embodiment of the present invention is constructed as described above, and its operation will be explained next.

第1図において右側の方に配設されるマグネトロンで発
生したマイクロ波はケーシング(22)とアンテナ(2
3)との間の空間を矢印(32)で示すように伝播し、
セラミック製の真空シール部材(27)を通ってアンテ
ナ(23)の働きにより矢印(31)で示すように放電
管(21)内へ放出される。多数の磁石(29)で形成
されるマイクロ波共鳴磁場強度の磁場中に伝播し、ここ
で電子サイクロトロシ共鳴 1EcR1を起こし、プラ
ズマ生成のためそのエネルギーを消費する。またこのよ
うに形成されたプラズマから引出量1fi f30+に
よりイオンビームが引き出され、この場合にはイオン源
として引出電極(3G)が機能する。
In Figure 1, the microwaves generated by the magnetron located on the right side are transmitted through the casing (22) and the antenna (2).
3) as shown by the arrow (32),
It passes through the ceramic vacuum seal member (27) and is emitted into the discharge tube (21) by the action of the antenna (23) as shown by the arrow (31). It propagates into a magnetic field with a microwave resonance magnetic field strength formed by a large number of magnets (29), where it causes electron cyclotrosi resonance 1EcR1, and its energy is consumed for plasma generation. Further, an ion beam is extracted from the plasma thus formed with an extraction amount of 1fi f30+, and in this case, the extraction electrode (3G) functions as an ion source.

またこのとき、電子[e)は矢印で示す如く真空シール
部材(27(に向がって流れるが平板(26)により遮
られて、これら電子は真空シール部材(27)を直撃す
ることはない。
At this time, the electrons [e] flow toward the vacuum seal member (27) as shown by the arrow, but they are blocked by the flat plate (26), and these electrons do not directly hit the vacuum seal member (27). .

また真空シール部材(27)の誘電体ロスや筒状ケーシ
ング(22)に生ずる渦電流によるエネルギーロスによ
り真空シール部材(27)に熱が加えられても、この内
周部及び外周部の冷却により、すなわちアンテナ(23
)内を循環する冷却用水により内周部から接合部Qを介
して冷却され、またその外周部は冷却用ブロック(28
)によりケーシング(22)との接合部Pが効率よく冷
却されるので真空シール部材(27)の温度が上昇する
ことなく、よって従来生じていた、このシール部の破損
が防止される。
Furthermore, even if heat is applied to the vacuum seal member (27) due to dielectric loss in the vacuum seal member (27) or energy loss due to eddy currents generated in the cylindrical casing (22), the cooling of the inner and outer circumferential portions , that is, the antenna (23
) is cooled from the inner periphery via the joint Q by the cooling water circulating inside the cooling block (28
), the joint P with the casing (22) is efficiently cooled, so the temperature of the vacuum seal member (27) does not rise, and damage to this seal, which conventionally occurs, is prevented.

よって第1図に示すような真空系全体が長期に亘って正
常に作動することを保証する。また本実施例によればキ
ャビティとしての放電管(21)の軸方向の長さが1.
5凡のアンテナ(23)の放電管(21)内への突出量
が374ん、平板(26)の径が 174尤(波長え=
 1221)1)1) )とすることによりマイクロ波
が効率よくプラズマに吸収され本実施例ではIKw以上
のマイクロ波が導入することができ、またアンテナ(2
3)の寿命は引出電極(30)の所で数置の放電が生じ
、電子の逆流があったにも拘らず従来の寿命の10倍延
びた。すなわち約半年間メンテナンスフリーとなった。
This ensures that the entire vacuum system as shown in FIG. 1 operates normally over a long period of time. Further, according to this embodiment, the axial length of the discharge tube (21) serving as the cavity is 1.
The amount of protrusion of the antenna (23) into the discharge tube (21) is 374 mm, and the diameter of the flat plate (26) is 174 mm (wavelength =
1221)1)1)), microwaves are efficiently absorbed by the plasma, and in this example, microwaves of IKw or more can be introduced.
The lifespan of 3) was 10 times longer than the conventional lifespan despite the fact that several discharges occurred at the extraction electrode (30) and there was a backflow of electrons. In other words, it was maintenance free for about half a year.

第2図は、本発明の第2実施例によるプラズマ発生装置
を示すが第1実施例に対応する部分については同一の符
号を付し、その詳細な説明は省略する。
FIG. 2 shows a plasma generator according to a second embodiment of the present invention, but parts corresponding to those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed explanation thereof will be omitted.

すなわち、本実施例においては開口端(21al に近
接して、更に誘電体でなるブロック板(33)が配設さ
れている。これは管状のアンテナ(23)に嵌着されて
いる。放電管(21)内で金属イオンを発生する場合に
は、これが真空シール部材(27)の方にも飛んでくる
が、本実施例によれば、開口端121a)の開口度は充
分に小さいので、その金属イオンの付着量は少ないが、
なおこの付着量が漸次増大すると、マイクロ波を遮蔽す
ることになり放電管(21)内にマイクロ波を伝達する
ことができなくなる。あるいはその伝達量が非常に少な
くなる。これに対処するために本実施例では誘電体でな
るブロック板(33)が開口端(21al に近接して
配設されている。これにより放電管(21)から飛んで
くる金属イオンがブロック板(33)で遮断され、真空
シール部材(27)に付着することが防止される。よっ
て金属イオンが発生する場合でも本実施例のプラズマ発
生装置は長期に亘って所定の作用を行なうことができる
のであるが、それでも真空シール部材(27)に金属膜
が付着し、これがマイクロ波の遮蔽作用を示す場合には
アンテナ(23)に容易に例えば13.56MH,程度
の周波数のRFを印加できるので、これにより真空シー
ル部材(27)の周辺にプラズマを発生し、このイオン
が真空シール部材(271の表面に衝突し、すなわちス
パッタリングすることにより、付着していた金属イオン
を離脱させ、除去することができる。よって真空シール
部材(27)に付着していた金属イオンによるマイクロ
波の遮蔽作用は再び元通り零とされる。
That is, in this embodiment, a block plate (33) made of a dielectric material is further provided in the vicinity of the open end (21al). This block plate (33) is fitted into the tubular antenna (23). When metal ions are generated within (21), they also fly toward the vacuum seal member (27), but according to this embodiment, the opening degree of the open end 121a) is sufficiently small. Although the amount of attached metal ions is small,
Note that if the amount of this adhesion gradually increases, the microwaves will be blocked, making it impossible to transmit the microwaves into the discharge tube (21). Or the amount of transmission becomes very small. In order to cope with this, in this embodiment, a block plate (33) made of a dielectric material is arranged close to the opening end (21al).Thereby, metal ions flying from the discharge tube (21) are removed from the block plate (33). (33), and is prevented from adhering to the vacuum seal member (27).Thus, even if metal ions are generated, the plasma generator of this embodiment can perform the prescribed action for a long period of time. However, if a metal film is still attached to the vacuum seal member (27) and this shows a microwave shielding effect, RF at a frequency of about 13.56 MH, for example, can be easily applied to the antenna (23). As a result, plasma is generated around the vacuum sealing member (27), and the ions collide with the surface of the vacuum sealing member (271, that is, sputtering), thereby detaching and removing attached metal ions. Therefore, the microwave shielding effect caused by the metal ions attached to the vacuum seal member (27) is returned to zero.

以上、本発明の実施例について説明したが、勿論、本発
明はこれに限定されることな(、本発明の技術的思想に
基いて種々の変形が可能である。
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is of course not limited thereto (and various modifications can be made based on the technical idea of the present invention).

例えば以上の実施例においてはアンテナ(23)の放電
管(21)内への突出量、放電管(2目の軸方向の長さ
、平板(26)の径の大きさ等を導入されるマイクロ波
の波長に所定の関係に設定したが、所定値でなくても本
発明の効果が失われることがない。
For example, in the above embodiment, the amount of protrusion of the antenna (23) into the discharge tube (21), the axial length of the second discharge tube (the second axial length, the diameter of the flat plate (26), etc.) Although the wavelength of the wave is set to a predetermined relationship, the effect of the present invention is not lost even if the relationship is not the predetermined value.

また以上の実施例では引出電極(30)をイオン源とし
て用いたが、勿論引出電極を省略して単にプラズマ発生
装置としても本発明は適用可能である。
Furthermore, in the above embodiments, the extraction electrode (30) was used as an ion source, but of course the present invention can also be applied to a simple plasma generating device by omitting the extraction electrode.

また以上の実施例ではアンテナ(23)内に水を循環さ
せることにより冷却されたが、これに限ることなく他の
媒体、例えば油を流すことにより冷却するようにしても
よい。
Further, in the above embodiments, the antenna (23) was cooled by circulating water, but the antenna (23) is not limited to this, and may be cooled by flowing other media, such as oil.

また以上の実施例ではアンテナ(23)の一端に平板(
26)を取り付けることにより真空シール部材(2月へ
と向かう電子を遮るようにしたが、場合によっては平板
を省略しても本発明の効果が大巾に失われることはない
Furthermore, in the above embodiment, one end of the antenna (23) is provided with a flat plate (
Although the vacuum sealing member (26) was installed to block the electrons heading toward February, the effect of the present invention will not be significantly lost even if the flat plate is omitted in some cases.

[発明の効果] 以上述べたように本発明のプラズマ発生装置によれば真
空シール部の寿命を従来より大巾に長くすることができ
、よって長期に亘ってメンテナンスフリーとすることが
できる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the plasma generator of the present invention, the life of the vacuum seal portion can be made much longer than in the past, and therefore maintenance-free can be achieved for a long period of time.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図及び第2図は本発明による第1、第2実施例のプ
ラズマ発生装置の要部の側断面図、第3図は従来例のプ
ラズマ発生装置の側断面図及び第4図は第3図における
IV−IV線方向断面図である。 なお、図において、 (20)・・・・・・・・ プラズマ発生装置(21)
・・・・・・ 円筒状の放電管(22)・ ・ ・ 筒
状のケーシング(23)・・・ ・  管状のアンテナ
(27)・・・・ 真空シール部材 (29)   ・・磁場発生装置 代   理   人 鈑  阪    泰  雄 第1大 第2図 第3図
1 and 2 are side sectional views of main parts of plasma generating apparatuses according to first and second embodiments of the present invention, FIG. 3 is a side sectional view of a conventional plasma generating apparatus, and FIG. FIG. 4 is a sectional view taken along line IV-IV in FIG. 3; In addition, in the figure, (20)... Plasma generator (21)
... Cylindrical discharge tube (22) ... Cylindrical casing (23) ... Tubular antenna (27) ... Vacuum seal member (29) ... Magnetic field generator fee Yasushio Saka 1st University Figure 2 Figure 3

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)内部が高真空に保たれる放電管と、中心軸上の磁
場強度が共鳴磁場強度未満であり、前記中心軸から離れ
た位置の磁場強度が共鳴磁場強度以上である磁場を前記
放電管内に形成する筒状の磁場発生装置と、前記放電管
の中心軸に同心的に該放電管の管壁に一端が固定される
筒状ケーシングと、該筒状ケーシングの内側に同心的に
配設され、該筒状ケーシングの前記一端から前記放電管
内に所定長、突出するように配設された管状のアンテナ
と、前記筒状ケーシングの内壁面と前記アンテナの外壁
面との間に気密に固定され、誘電体で成る環状の真空シ
ール部材と、前記管状のアンテナ内に冷却媒体を循環さ
せる冷却媒体循環手段と、前記真空シール部材に対応す
る前記筒状ケーシングの外壁面の部位に取り付けられた
環状の冷却用ブロックとから成り前記筒状ケーシングと
前記アンテナとの間の空間をマイクロ波が伝送されるよ
うにしたプラズマ発生装置。
(1) A discharge tube whose interior is kept in a high vacuum, and a magnetic field in which the magnetic field strength on the central axis is less than the resonant magnetic field strength and the magnetic field strength at a position away from the central axis is equal to or higher than the resonant magnetic field strength. A cylindrical magnetic field generator formed in a tube, a cylindrical casing having one end fixed to the tube wall of the discharge tube concentrically with the central axis of the discharge tube, and a cylindrical casing arranged concentrically inside the cylindrical casing. a tubular antenna arranged to protrude a predetermined length into the discharge tube from the one end of the cylindrical casing; and an airtight space between an inner wall surface of the cylindrical casing and an outer wall surface of the antenna. a fixed annular vacuum seal member made of a dielectric; a cooling medium circulation means for circulating a cooling medium within the tubular antenna; and an annular cooling block, the plasma generating device being configured to transmit microwaves through a space between the cylindrical casing and the antenna.
(2)前記アンテナの前記放電管内にある一端に、前記
真空シール部材に向って流れる電子を受けるように遮蔽
板が固定されている請求項(1)に記載のプラズマ発生
装置。
(2) The plasma generating device according to claim 1, wherein a shielding plate is fixed to one end of the antenna inside the discharge tube so as to receive electrons flowing toward the vacuum sealing member.
(3)前記アンテナは2重管であって、その内側の管内
と外側の管内との間で冷却媒体を循環させるようにした
請求項(1)又は(2)に記載のプラズマ発生装置。
(3) The plasma generator according to claim 1 or 2, wherein the antenna is a double tube, and a cooling medium is circulated between an inner tube and an outer tube.
(4)前記放電管の軸方向の長さは1.5λ(λは伝送
されるマイクロ波の波長)である請求項(1)乃至(3
)のうちいずれかに記載のプラズマ発生装置。
(4) The length of the discharge tube in the axial direction is 1.5λ (λ is the wavelength of the transmitted microwave).
) The plasma generator according to any one of the above.
(5)前記アンテナの前記放電管内の突出長は3/4λ
である請求項(1)乃至(4)のうちいずれか1項に記
載のプラズマ発生装置。
(5) The protrusion length of the antenna inside the discharge tube is 3/4λ
The plasma generation device according to any one of claims (1) to (4).
(6)前記遮蔽板は円形の平板であつて、その径は1/
4λである請求項(1)乃至(5)のうちいずれか1項
に記載のプラズマ発生装置。
(6) The shielding plate is a circular flat plate, and its diameter is 1/
4. The plasma generating device according to any one of claims (1) to (5), wherein the plasma generator has a wavelength of 4λ.
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DE102006037144A1 (en) * 2006-08-09 2008-02-28 Roth & Rau Ag ECR plasma source
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CN116390318A (en) * 2023-04-24 2023-07-04 中国科学院近代物理研究所 Water-cooling micro-channel arc cavity for ultra-high power ECR ion source

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