JPH042031A - イオン源装置 - Google Patents
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- JPH042031A JPH042031A JP2101964A JP10196490A JPH042031A JP H042031 A JPH042031 A JP H042031A JP 2101964 A JP2101964 A JP 2101964A JP 10196490 A JP10196490 A JP 10196490A JP H042031 A JPH042031 A JP H042031A
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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)
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- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
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。
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
この発明はイオンビーム蒸着、イオン注入等に利用でき
る表面電離型のイオン源装置に関する。
る表面電離型のイオン源装置に関する。
従来の技術
表面電離型のイオン源装置は、熱平衡状態下での電子の
移動を利用するもので、金属表面の仕事関数と被イオン
化原子の電離電圧の間のエネルギー差だけによって電離
効率が決まる。したがって、正イオン生成ではできるだ
け仕事関数の高い金属とそれよりも電離電圧の低い元素
の組み合わせを選ぶ必要がある。
移動を利用するもので、金属表面の仕事関数と被イオン
化原子の電離電圧の間のエネルギー差だけによって電離
効率が決まる。したがって、正イオン生成ではできるだ
け仕事関数の高い金属とそれよりも電離電圧の低い元素
の組み合わせを選ぶ必要がある。
従来の表面電離型イオン源装置は、たとえば「イオン源
工学」（石川順三著、アイオニクス■、１９８６年、Ｐ
、４９６）に示されている。
工学」（石川順三著、アイオニクス■、１９８６年、Ｐ
、４９６）に示されている。
これは被イオン化物質である中性粒子の供給を電離面で
あるイオン放出面の背面からおこなう背面供給型である
。第６図において、蒸気発生炉ｌで加熱された被イオン
化物質２を蒸気としてイオンチャンバー３に導入し、電
離面加熱ヒーター４により加熱された多孔質電離板５を
蒸気が通過するときに表面電離によって前記蒸気はイオ
ン化される。イオン化物質は集束用電極６と加速電極７
（−２，０００〜−７，０ＯＯＶ）が形成する電界によ
りイオンビーム８として引き出され、減速電極９ （Ｏ
Ｖ）によりイオンエネルギーが決められる。たとえば、
被イオン化物質２にセシウム、多孔質電離板５にタング
ステンを用い、イオンチャンバー３と集束用電極６を＋
１５ＫＶとすると１５ＫｅＶのセシウムイオンビームを
得ることができる。
あるイオン放出面の背面からおこなう背面供給型である
。第６図において、蒸気発生炉ｌで加熱された被イオン
化物質２を蒸気としてイオンチャンバー３に導入し、電
離面加熱ヒーター４により加熱された多孔質電離板５を
蒸気が通過するときに表面電離によって前記蒸気はイオ
ン化される。イオン化物質は集束用電極６と加速電極７
（−２，０００〜−７，０ＯＯＶ）が形成する電界によ
りイオンビーム８として引き出され、減速電極９ （Ｏ
Ｖ）によりイオンエネルギーが決められる。たとえば、
被イオン化物質２にセシウム、多孔質電離板５にタング
ステンを用い、イオンチャンバー３と集束用電極６を＋
１５ＫＶとすると１５ＫｅＶのセシウムイオンビームを
得ることができる。
発明が解決しようとする課題
しかし、このような構造のものでは、多孔質の電離面を
利用しているので、電離面を加熱ヒーターだけで高温に
保つことが難しく、表面からの粒子の蒸発量をあまり上
げることができない。
利用しているので、電離面を加熱ヒーターだけで高温に
保つことが難しく、表面からの粒子の蒸発量をあまり上
げることができない。
そこで本発明は上記問題点に鑑み、電離面の前面から電
子ビームを照射することにより電離面を高温に保つこと
ができ、表面からの粒子の蒸発量を多くできる表面電離
型のイオン源装置を提供するものである。
子ビームを照射することにより電離面を高温に保つこと
ができ、表面からの粒子の蒸発量を多くできる表面電離
型のイオン源装置を提供するものである。
課題を解決するための手段
上記問題点を解消する本発明の技術的な手段は、被イオ
ン化物質の蒸気が電離板を通過する際に表面電離により
イオン化されてビームとして引き出され、その一部が加
速電極にあたるように構成したことを特徴とする。
ン化物質の蒸気が電離板を通過する際に表面電離により
イオン化されてビームとして引き出され、その一部が加
速電極にあたるように構成したことを特徴とする。
また、本発明は、集束用電極と加速電極との間にマイク
ロ波放射手段を付加したことを特徴とする。
ロ波放射手段を付加したことを特徴とする。
作 用
この技術的手段による作用は次のようになる。
電離板から引き出されたイオンビームの一部が加速電極
にあたると加速電極の表面から２次電子が放出される。
にあたると加速電極の表面から２次電子が放出される。
この電子はイオンビームに対して逆流し、電離板にあた
り、これを加熱する。
り、これを加熱する。
この結果、多孔質金属でできた電離板でも効率よく加熱
することができ、被イオン化物質の蒸気をより多（、イ
オンビームとして放出させることができる。
することができ、被イオン化物質の蒸気をより多（、イ
オンビームとして放出させることができる。
また、マイクロ波の放射により、加速電極近傍にプラズ
マを生成することができ、より多くの電子を電離板に供
給することができる。
マを生成することができ、より多くの電子を電離板に供
給することができる。
実施例
以下、本発明の第１の実施例を、第１図および第２図に
もとづいて説明する。第１図において、１１は蒸気発生
炉で、被イオン化物質１２が入れてあり、そのハウジン
グ１４の外壁にはヒーター１３が巻いてあり、その回り
には熱遮蔽板１５がある。ハウジング１４と１３に電流
を流すための電流導入端子１７とヒーターはフランジ１
６に取り付けである。蒸気発生炉１１の先端にはノズル
１８が取り付けてあり、ノズル１８の先にはカップ１９
がある。カップ１９の口には、仕事関数の大きな多孔質
金属からなる多孔質電離板２０が張っである。カップ１
９の外壁にはヒーター１３が巻いてあり、その外側には
保温用のセラミックス２１が嵌めである。以上の部材は
真空封じされた絶縁リング２２によりイオン源チャンバ
ー２３と電気的に絶縁されている。イオン源チャンバー
２３内には、多孔質電離板２０の近傍に対向してそれぞ
れ開口部を有する集束用電極２４．加速電極２５．減速
電極２６が並んでいる。
もとづいて説明する。第１図において、１１は蒸気発生
炉で、被イオン化物質１２が入れてあり、そのハウジン
グ１４の外壁にはヒーター１３が巻いてあり、その回り
には熱遮蔽板１５がある。ハウジング１４と１３に電流
を流すための電流導入端子１７とヒーターはフランジ１
６に取り付けである。蒸気発生炉１１の先端にはノズル
１８が取り付けてあり、ノズル１８の先にはカップ１９
がある。カップ１９の口には、仕事関数の大きな多孔質
金属からなる多孔質電離板２０が張っである。カップ１
９の外壁にはヒーター１３が巻いてあり、その外側には
保温用のセラミックス２１が嵌めである。以上の部材は
真空封じされた絶縁リング２２によりイオン源チャンバ
ー２３と電気的に絶縁されている。イオン源チャンバー
２３内には、多孔質電離板２０の近傍に対向してそれぞ
れ開口部を有する集束用電極２４．加速電極２５．減速
電極２６が並んでいる。
次に、この実施例の構成における作用を説明する。ヒー
ター１３により加熱された蒸気発生炉１１内の被イオン
化物質１２、例えばセシウムが蒸発してカップ１９に導
入される。ヒーター１３により加熱された多孔質電離板
２０をセシウム蒸気が通過するときに表面電離によって
イオン化される。これは、第１し買電離板２０が例えば
タングステンであれば、仕事関数が４．２５ｅＶであり
、セシウムの電離電圧が３゜９ｅＶであるので、多孔質
電離板２０を通過した原子の５０％以上が電離して正イ
オンになる。そしてカップ１９を例えば＋１５ＫＶとす
る。イオン化物質は例えば＋１３ＫＶの電圧が印加され
た集束用電極２４により多孔質電離板２０の表面から引
き出され、例えば＋６ＫＶの電圧が印加された加速電極
２５により、第２図に示すようにイオンビーム２７とし
て放出される。この時、加速電極２５の開口部のエッヂ
にイオンビーム２７の一部があたるようにする。すると
加速電極２５の開口部のエッチから２次電子２８が放出
される。この２次電子２８はイオンビーム２７に対して
逆流して、多孔質電離板２０にあたる。この電子２８に
より多孔質電離板２０の表面が加熱されて、セシウムの
蒸気を効率よく放出することができる。また、減速電極
２６を例えばＯｖとすると２次電子２８に対して反射電
極となり、電子を多孔質電極に供給することができる。
ター１３により加熱された蒸気発生炉１１内の被イオン
化物質１２、例えばセシウムが蒸発してカップ１９に導
入される。ヒーター１３により加熱された多孔質電離板
２０をセシウム蒸気が通過するときに表面電離によって
イオン化される。これは、第１し買電離板２０が例えば
タングステンであれば、仕事関数が４．２５ｅＶであり
、セシウムの電離電圧が３゜９ｅＶであるので、多孔質
電離板２０を通過した原子の５０％以上が電離して正イ
オンになる。そしてカップ１９を例えば＋１５ＫＶとす
る。イオン化物質は例えば＋１３ＫＶの電圧が印加され
た集束用電極２４により多孔質電離板２０の表面から引
き出され、例えば＋６ＫＶの電圧が印加された加速電極
２５により、第２図に示すようにイオンビーム２７とし
て放出される。この時、加速電極２５の開口部のエッヂ
にイオンビーム２７の一部があたるようにする。すると
加速電極２５の開口部のエッチから２次電子２８が放出
される。この２次電子２８はイオンビーム２７に対して
逆流して、多孔質電離板２０にあたる。この電子２８に
より多孔質電離板２０の表面が加熱されて、セシウムの
蒸気を効率よく放出することができる。また、減速電極
２６を例えばＯｖとすると２次電子２８に対して反射電
極となり、電子を多孔質電極に供給することができる。
次に本発明の第２の実施例を、第３図および第４図にも
とづいて説明する。
とづいて説明する。
この実施例では集束用電極２４と加速電極２５との間に
、リング状のマイクロ波放射用アンテナ４７を取り付け
たものである。その他の構成は第１実施例と同様なので
共通符号を付して示し、説明は省略する。
、リング状のマイクロ波放射用アンテナ４７を取り付け
たものである。その他の構成は第１実施例と同様なので
共通符号を付して示し、説明は省略する。
アンテナ４７は同軸コネクター４８の内部に挿入されて
おり、同軸線（図示せず）から同軸コネクター４８を経
て、２ 、４５ Ｇ Ｈｚのマイクロ波を放射できるよ
うになっている。このマイクロ波により、第４図に示す
ように浮遊電子５０にエネルギーをあたえることができ
、集束用電極２４と加速電極２５との間にプラズマ−を
生成することができるので、加速電極２５にイオンビー
ム２７をあてなくても電子流５１を形成することができ
、多孔質電離板２０を有効に加熱することができる。こ
の時のアンテナ４７の電位は例えば加速電極２５と同じ
にしである。
おり、同軸線（図示せず）から同軸コネクター４８を経
て、２ 、４５ Ｇ Ｈｚのマイクロ波を放射できるよ
うになっている。このマイクロ波により、第４図に示す
ように浮遊電子５０にエネルギーをあたえることができ
、集束用電極２４と加速電極２５との間にプラズマ−を
生成することができるので、加速電極２５にイオンビー
ム２７をあてなくても電子流５１を形成することができ
、多孔質電離板２０を有効に加熱することができる。こ
の時のアンテナ４７の電位は例えば加速電極２５と同じ
にしである。
次に本発明の第３の実施例を、第５図にもとづき説明す
る。
る。
この実施例では、加速電極２５と減速電極２６との間に
、リング状のマイクロ波放射用アンテナ４７を取り付け
たものである。作用は第２の実施例と同じであるが、こ
の実施例では、アンテナ４７の電位は例えば減速電極２
６と同じにすることができ、アース電位でマイクロ波発
生源（図示せず）を運転できる。
、リング状のマイクロ波放射用アンテナ４７を取り付け
たものである。作用は第２の実施例と同じであるが、こ
の実施例では、アンテナ４７の電位は例えば減速電極２
６と同じにすることができ、アース電位でマイクロ波発
生源（図示せず）を運転できる。
発明の効果
本発明のイオン源装置によれば、電極間で発生した電子
を多孔質金属の電離板にあてることにより、表面電離し
た物質をより多（蒸発させることができ、蒸発物のイオ
ンを従来のイオン源の約１０倍多くイオンビームとして
取り出すことができる。
を多孔質金属の電離板にあてることにより、表面電離し
た物質をより多（蒸発させることができ、蒸発物のイオ
ンを従来のイオン源の約１０倍多くイオンビームとして
取り出すことができる。
第１図は本発明の第１の実施例のイオン源装置の縦断側
面図、第２図はその作用説明図、第３図は本発明の第２
の実施例のイオン源装置の縦断側面図、第４図はその作
用説明図、第５図は本発明の第３の実施例のイオン源装
置の縦断側面図、第６図は従来のイオン源装置を示す縦
断側面図である。 １１・・・・・・蒸気発生炉、１２・・・・・・被イオ
ン化物質、１３・・・・・・ヒーター １９・・・・・
・カップ、２０・・・・・・電離板、２４・・・・・・
集束用電極、２５・・・・・・加速電極、２６・・・・
・・減速電極、２７・・・・・・イオンビーム、２８・
・・・・・２次電子、４７・・・・・・マイクロ波放射
手段、５０・・・・・・浮遊電子、５１・・・・・・電
子流。 代理人の氏名 弁理士 粟野重孝 ほか１名味 第 図 第 図 ２７−−１才シビ′−４ ２８−−−２汐４ｉ：＋ ５０− 二象財貧モ ５４−−− ｔ ＋５葦、 ＼。 区 法
面図、第２図はその作用説明図、第３図は本発明の第２
の実施例のイオン源装置の縦断側面図、第４図はその作
用説明図、第５図は本発明の第３の実施例のイオン源装
置の縦断側面図、第６図は従来のイオン源装置を示す縦
断側面図である。 １１・・・・・・蒸気発生炉、１２・・・・・・被イオ
ン化物質、１３・・・・・・ヒーター １９・・・・・
・カップ、２０・・・・・・電離板、２４・・・・・・
集束用電極、２５・・・・・・加速電極、２６・・・・
・・減速電極、２７・・・・・・イオンビーム、２８・
・・・・・２次電子、４７・・・・・・マイクロ波放射
手段、５０・・・・・・浮遊電子、５１・・・・・・電
子流。 代理人の氏名 弁理士 粟野重孝 ほか１名味 第 図 第 図 ２７−−１才シビ′−４ ２８−−−２汐４ｉ：＋ ５０− 二象財貧モ ５４−−− ｔ ＋５葦、 ＼。 区 法
Claims (4)
- （１）電離電圧の低い被イオン化物質を収容するための
蒸気発生炉と、この蒸気発生炉の蒸気通過口に設けられ
た仕事関数の大きな多孔質金属でできた電離板と、この
電離板と対向して設置された開口部を有する集束用電極
と、この集束用電極に対向して設置された開口部を有す
る加速電極と、この加速電極と対向して設置された開口
部を有する減速電極とを備えたイオン源装置において、
前記被イオン化物質の蒸気が前記電離板を通過する際に
表面電離によりイオン化されてビームとして引き出され
、その一部が加速電極にあたるように構成したことを特
徴とするイオン源装置。 - （２）集束用電極と加速電極との間に、マイクロ波放射
手段を有する請求項１記載のイオン源装置。 - （３）マイクロ波放射手段が、ループアンテナである請
求項２記載のイオン源装置。 - （４）マイクロ波放射手段が、加速電極と減速電極との
間に設置された請求項１記載のイオン源装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2101964A JPH042031A (ja) | 1990-04-18 | 1990-04-18 | イオン源装置 |
| KR1019910006123A KR940009319B1 (ko) | 1990-04-18 | 1991-04-18 | 이온원장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2101964A JPH042031A (ja) | 1990-04-18 | 1990-04-18 | イオン源装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH042031A true JPH042031A (ja) | 1992-01-07 |
Family
ID=14314554
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2101964A Pending JPH042031A (ja) | 1990-04-18 | 1990-04-18 | イオン源装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH042031A (ja) |
| KR (1) | KR940009319B1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5466941A (en) * | 1994-07-27 | 1995-11-14 | Kim; Seong I. | Negative ion sputtering beam source |
| US5521389A (en) * | 1995-03-21 | 1996-05-28 | Kim; Seong I. | Solid state cesium ion gun |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100978793B1 (ko) * | 2008-11-19 | 2010-08-30 | 한국원자력연구원 | 다중 전극을 이용한 저에너지·대전류·대면적 빔 제조 장치 및 수송 장치 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6151729A (ja) * | 1984-05-16 | 1986-03-14 | オフイ−ス ナシヨナル デチユ−ド エ ドウ ルシエルシエ アエロスパシヤル | イオン源 |
-
1990
- 1990-04-18 JP JP2101964A patent/JPH042031A/ja active Pending
-
1991
- 1991-04-18 KR KR1019910006123A patent/KR940009319B1/ko not_active IP Right Cessation
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6151729A (ja) * | 1984-05-16 | 1986-03-14 | オフイ−ス ナシヨナル デチユ−ド エ ドウ ルシエルシエ アエロスパシヤル | イオン源 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5466941A (en) * | 1994-07-27 | 1995-11-14 | Kim; Seong I. | Negative ion sputtering beam source |
| US5521389A (en) * | 1995-03-21 | 1996-05-28 | Kim; Seong I. | Solid state cesium ion gun |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR940009319B1 (ko) | 1994-10-06 |
| KR910019097A (ko) | 1991-11-30 |
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