JPH04501034A - 遠隔イオン源プラズマ電子銃 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 説明 遠隔イオン源プラズマ電子銃 技術分野 この発明は、広い区域の電子銃に関し、より特定的には、る。

背景技術 冷カソードの二次電子放射銃は、第１に、高出力レーザをイオン化するために、 １９７０年代初年代間発された。

フランス特許第７２　３８　３６８号においては、ディー・フィガセ（Ｄ、Ｐｉ ｇａｃｈｅ）氏は、そこにおいてフィラメントおよび磁界により力を与えられた イオン源は、冷カソードに射突するイオンビームを放射し、それは二次電子を放 射する、電子銃を述べる。これらの電子は、次いでイオン源を介して移動して戻 り、かつ薄い金属の窓を介して空気中に出る。イオンおよび電子の経路は同軸で あるが、異なった極性のために逆流する。

米国特許第３．９７０，８９２号において、ジー・ワカロブロス（Ｇ、Ｗａｋａ 　１ｏｐｕｌｏｓ）氏は、そこにおいてガスプラズマは、それから二次電子が放 射される金属カソードに射突するためにイオンがプラズマ境界から抽出されるこ とを許容する態様においてイオン化される、電子銃を述べる。電子は、イオンと 逆に流れ、かつプラズマおよび二次エミッタのために、ハウジングにおける窓を 介して逃散することを許容される。

米国特許第４．０２５．８１８号において、アール・ジギュール（Ｒ，Ｇｉｇｕ ｅｒｅ）氏らは、第１に述べられた特許における二次放射表面を形成する中空カ ソードがワイヤにより置換され、それによってずっとよりコンパクトな設計を許 容することを除いて、類似の広い区域の電子銃を開示する。

米国特許第４，６４２．５２２号において、ハーベイ（Ｈａｒｖｅｙ）氏らは、 電子ビームをオンおよびオフに切替えることにおけるよりよい制御のための補助 のグリッドの付加を開示する。

米国特許第４，６４５．９７８号において、ハーベイ（Ｈａｒｖｅｙ）氏らは、 イオンプラズマ電子銃のための放射状の設計を開示する。放射状の設計は、大量 の電力を切替えることにおいて有用である。

米国特許第４，６９４．２２２号において、ワカロブロス氏は、二次電子収率を 増加させるためのカソードにおけるグループを特徴とする、イオンプラズマ電子 銃を開示する。

イオンプラズマ電子銃に関連する先行技術は、一般的な方法において、通常２つ の隣接したチャンバが１個のハウジングにおいて用いられることを観察すること により要約されてもよい。これらのチャンバは、グリッドにより分離され、かつ ヘリウムにより、ｌＯないし３０ｍ１ｌｌｉｔｏｒｒまで排気されかつ元通りに 充填される。１つのチャンバにおいて、プラズマは、低い電圧の電源を使用して 確立される。１００ないし３００キロボルトにおける高電圧の負の電源は、第２ のチャンバにおける冷カソードに接続される。冷カソードの負の場は、イオンを プラズマの境界から誘引しかつ促進する。促進されたイオンは、イオン当たり１ ０ないし１５の二次電子を遊離させる冷カソードに射突する。電子は、一般的に は、２つのチャンバを分離させるグリッドを介して、かつプラズマを介して移動 して戻る。を子がプラズマチャンバを逃散し、かつ空気中に出ることができるよ うに、窓が設けられる。イオンおよび電子は逆流する経路において移動し、電子 分布は、イオン分布に正比例する。プラズマチャンバのジオメトリ、それの電流 密度、ガスおよびガスの圧力は、プラズマの形状および分布を決定する。順に、 プラズマの形状は、イオンおよび電子ビームの一般的な形状を決定する。

プラズマチャンバを高電圧チャンバから分離するグリッドは、電子ビームに対し て透明でなければならず、かつしたがって、典型的には、区域において８０ない し９０％開いている。この透視度は、双方のチャンバにおける作動圧力をほぼ等 しくし、それは、高電圧領域における高電圧破壊またはアークを生じがちである 。

商業的電子ビーム処理の応用のために必要とされる改良された電子ビームの一様 さおよび電子流密度、すなわち平方センナメートルあたり１００ないし５００ミ クロアンペアを達成するために、プラズマチャンバは、高い圧力、すなわち１な いし３０ｍ１ｌｌｉｔｏｒｒにおいて作動させられなければならない。この圧力 は、パッシェン（Ｐａｓｃ　ｈ　ｅ　ｎ）破壊、すなわち高いガスの圧力または 大きいアノード−カソード間隔のためのアークを最小にするために、高電圧チャ ンバにおけるアノード−カソード間隔が減少することを引き起こす。減少された 間隔の要求は、電極の電界応力を増加させ、真空破壊、すなわち接近した電極の 間隔のための真空におけるアークの可能性を引き起こす。アークのプロセスは、 それが電源における電流のサージを引起し、かつ作動体止時間を結果として生ず るために、不所望である。

この発明の目的は、コンパクトなジオメトリを有し、なおパッシェンまたは真空 破壊にさらされない、広い区域の電子銃を考案することであった。他の目的は、 よりよいビーム制御および能率、信頼性ならびに作動範囲を有する、広い区域の 電子銃を考案することであった。

発明の開示 上の目的は、イオンプラズマ電子銃において、イオン源は電子の経路から除去す ることができ、そのため、先行技術を特徴付ける劣等なイオンおよび電子の逆流 する流れは、もはや存在しないということの実現により達成されている。

代わりに、イオン源は、高電圧チャンバのために主ハウジングから除去された補 助ハウジングにおいて分離され、その２つは、狭い穴により分離される。さて、 圧力の差は、よりよい能率が達成されるように、２つのハウジングの間に維持さ れてもよい。電子ビーム形成領域からのプラズマ領域の分離は、プラズマおよび 電子ビームの双方が最適の密度、パターンおよび一様さのために別個に形状化さ れかつ制御されることを許容する。たとえば、磁界は、プラズマを１つのハウジ ングに閉じ込め、なおもう１つのハウジングにおいて静電的に’ＩｉＪＩｆｍさ れてもよい電子ビームに影響を与えないために、使用することができる。

好ましい設計は、低い圧力における中央の高電圧チャンバを有する主ハウジング と、エネルギを持ったイオンを、狭い穴を介するガスの流れにより主ハウジング へ、かつ主ハウジングにおける細長い金属標的の方へ送る、ＨＨのまたは側部の プラズマハウジングとを含む。さて、標的からの二次電子放射から形成された電 子ビームは、プラズマもイオン抽出グリッドも貫通する必要がない。これは、イ オンビームの形状化、回転および合焦のために、微細なメツシュグリッドが使用 されることを許容する。高いエネルギの電子ビームは、もはや、ワイヤ制御グリ ッドを破壊せず、なぜならばそれはイオンビームと同軸でないからである。

この発明の他の利点は、以下に見られるであろう。

図面の簡単な説明 第１図は、この発明に従った遠隔源電子銃の側面図である。

第２図は、第１図のイオンチャンバのためのスパークプレートイグニッション源 の詳細である。

第３図は、第１図の装置において使用される、二次放射電極構造の第１の実施例 である。

第４図は、第１図の装置において使用される二次放射電極構造の第２の実施例で ある。

第５図は、第５Ａ図における線５−５に沿って破断されたイオン銃構造の断面図 である。

第５Ａ図は、この発明の細長いイオン銃の等内因である。

発明を実施するための最良のモード 第１図を参照すると、主ハウジング１２は、ガス不透過性壁１４を有し、それは 断面において見られる。壁は円筒形であり、数フィートの長さを有するが、より 短くでき、かつ球形またはおそらく長方形または非対称の形状にすることができ る。高電圧の電極１６は、壁１４を貫通し、かつそれ自体が支持ブロック２０に より支持される、絶縁シース１８内に支持される。壁１４は、電気接地１５によ って接地される。高電圧電極Ｉ６は、高電圧電源２２に接続され、それは、短い 間隔のために数千ボルトを供給することができるが、通常数百ボルトを供給する 。電極１６は、カソードケーブルコネクタ２６を使用して、二次電子エミッタ２ ４に接続される。エミッタ２４は、金属ブロック３０によって、カソード遮蔽２ ８内に支持される。

真空ポンプ３２は、連結バイブ３４を介して主ハウジング１２と連通ずる。真空 ポンプ３２は、主ハウジング１２を、好ましい状態である０、１ｍ１ｌｌｉｔｏ ｒｒ以下までポンプ動作して下げる能力を有する。主チャンバにおける圧力は、 １．０ｍ１ｌｌｉｔｏｒｒ　Ｈｅを超過するべきではない。

ビーム遮蔽３６は、イオン入口スリット３８および４０により、カソード遮蔽２ ８から間隔を開けられる。ビーム遮蔽３６は、二次電子エミッタ２４への開口部 末端を有し、それはカソードシャドウグリッド４２である。このグリッドは、薄 い箔の方へ流れるように形状化される緊急の電子ビームを形状化するために使用 されるワイヤメツシュであり、ビームの窓４４を形成する。薄い箔は、主ハウジ ング１２内の真空を維持し、なお電子ビームの貫通を許容する。

ビームの窓４４は、箔バックアップグリッド４６により、定位置に保持される。

主チャンバの外側で、円筒形の補助のチャンバ５２および５４は、隣接して配置 される。補助のチャンバの各々は、連結する通路５６によって主チャンバに連結 される。補助のチャンバは、典型的には、主チャンバと同一の縦方向の大きさを 有する。ガス供給源５８は、補助のチャンバに開く、連結バイブロ０を介して、 補助のチャンバに供給する。

ヘリウムは好ましいガスであり、それはｌＯないし２０ｍ１ｌｌｆｔｏｒｒの範 囲の圧力において導入されかつ維される。各チャンバは、ガス供給源５８から送 り出されたガスからイオン化されたプラズマを形成することができるプラズマ電 源６４に接続された電極６２を有する。典型的には、プラズマ電源６４は、直流 電源に調整された、電流調整された正の極性からなる。低温のイオン化されたプ ラズマを形成するために必要とされる電圧は、通常プラズマイグニッションのた めに５ｋＶより大きく、プラズマの長さのインチ当たりＩＯないし５０ミリアン ペアの全電流である。ひとたびプラズマか点火されれば、源における電圧は数百 ボルトに降下する。低温のプラズマ源の動作は、マツククルア（ＭｃＣｌｕｒｅ ）氏の米国特許第３，１５６゜８４２号に述べられる。簡潔には、もし電極６２ か細いワイヤに形成されれば、電子は長い経路におけるワイヤの周囲を旋回する ようにさせられる。エネルギを持った電子は、ガスをイオン化し、かつ放出プロ セスを維持する。正イオンは、補助のチャンバ５２および５４の壁の方へ促進さ れ、そこではそれらは二次電子を放出する。制御および合焦電源６６は、通路５ ６を囲む制御電極６８上に電圧を維持する。冷カソードプラズマ放出特性は時間 とともに変化することがよく知られている。酸化物被覆および他の絶縁不純物は 、二次電子放射を大いに増加させ、これはプラズマイグニッションおよびメンテ ナンスを促進する。しかしながら、長い作動時間の後で、連続的なイオン衝撃は 、一般的には、プラズマチャンバ壁の内部からすべての不純物を除物を除去する 。そのような原子的に清浄な表面の結果は、減少された電子放射であり、かつ従 って、プラズマ維持のためにより高い電流が必要であり、かつプラズマに点火す るためにより高い開始電圧が必要とされる。２０ＫＶぐらいに高い電圧が使用さ れてもよく、または熱いフィラメントの電子源が成功している。

熱いフィラメントの使用なしにこの問題を克服するために、スパークイグニッシ ョンシステムが使用される。スパークプラグ５１は、プラズマイオン源の側部ま たは端部の上に設置される。それは、パルス発生器５３、自動車用コンデンサイ グニッション回路５５およびスパークコイル５７により、プラズマ電源に接続さ れる。スパークプラグは、このプラズマがオンに切り換えられるたび毎に点火さ れる。

これは、イグニッションを促進し、かつそれを作動時間から独立させるであろう 。スパークにより生じられたイオンおよび電子は、プラズマに容易に点火する。

スパーク源の位置は、プラズマイグニッションにおいて重要である。一般的には 、スパークプラグを、そこではそれが軸方向の電子をプラズマチャンバに射出す ることができる、ワイヤ６２の終端近くの、プラズマの端部に位置決めすること がより有効である。

スパーク位置決めに対する感度を解消するために、広い区域のスパーク源が使用 される。これらの広い区域のプラズマ源は、電子を広い長さの寸法に亘って放射 し、かつしたがって一様のプラズマイグニッションを助ける。表面の放出を促進 するためのセラミックの使用もまた、広い区域の電子源の発生を助ける。プラズ マ源の遠隔の位置のために、多くのイグニッション技術が可能である。高いエネ ルギの電子の欠如は、プラズマ領域における絶縁体の配置を促進する。

最終的に、スパーク源は、また放出を維持することを助けるために、１００ない し３００ヘルツ連続的にパルス動作されることができる。この動作のモードは、 より少ないプラズマ電流を必要とし、なぜならばスパーク源は放出を進ませて保 つために自由電子を与えるからである。

スパーク源は、点スパーク源であるスパークプラグであってもよく、または広い 区域のスパーク源であってもよい。

スパークプラグが使用される状況においては、スパークプラグ５１はワイヤ６２ の終端近くに装着される。電子の縦の射出は、ワイヤ６２の周囲のらせん電子軌 道の形成を促進する。電子がワイヤと同軸のらせん経路におけるワイヤを横切る ときに、チャンバにおけるガス原子はイオン化される。スパークプラグは補助の チャンバのどこにでも位置決めすることができるが、ワイヤの周囲のらせん電子 軌跡の形成は、確立するのがより困難である。

第２図において、ワイヤ６２と平行に、補助のチャンバの長さに沿って装着され るであろう、広い区域のスパーク源が示される。延長されたスパーク源は、スパ ークプラグ源と類似したスパークコイルから給電されるであろう。絶縁性間隙６ ９により離れて間隔を開けられた一連の金属プレート６１は、ワイヤ６５により 供給された高い電位において、連続的な第１の電極を形成するであろう。一連の 第２の離れて間隔を開けられた電極６３は、ワイヤ６７により接地電位に維持さ れるであろう。間隙６９の材料は、アルミナまたは類似のセラミック材料であっ てもよい。動作の理論は、そこにおいて高電圧が間隙６９を亘って高電圧プレー トから接地電位までアークするスパークプラグに類似している。広い区域の源の 長さに沿って形成された電子は、高電圧のワイヤの方へ移行し、かつチャンバの 外側の壁および中央のワイヤの間のガス原子との衝突の後で、ワイヤを旋回させ 始める。

第１図に戻ると、ひとたびプラズマが補助のチャンバにおいて形成されれば、イ オンは電極６８によりプラズマの周囲から抽出され、かつ通路５６を介して主チ ャンバに移動する。イオンは、電極および主チャンバにおける強い高電圧の場の 双方により合焦される。イオンは、カソード遮蔽２８の方に向けられ、それは、 二次電子エミッタ２４との接触のために高い負の電位に維持される。イオンは、 通路５６の二次電子エミッタ２４との整列のために、細長いイオン入口スリット ３８および４０を介して通過する。エミッタは、典型的にはモリブデン金属であ るが、他の材料もまた使用することができる。ひとたびイオンが二次電子エミッ タを打てば、電子はエミッタ表面からエネルギを持って遊離され、かつカソード シャドウグリッド４２の方へ、かつそこからビームの窓４４の方へ移動する。ビ ーム遮蔽の内部のイオン軌道は、カソードシャドウグリッド４２を介したより多 くのまたはより少ない電界の貫通を許容することにより修正することができる。

２００ｋｖのヘリウムイオンにより射突されたモリブデンの二次電子収率は、法 線からθ°における入射イオン当たりほぼ１０ないし１５の電子である。３０° において、これは２倍になり、かつ８０ないし９０°において、それは３ないし ４のファクタである。有効性は、したがって急な角度において標的に射突するこ とにより向上される。これは、第３図を参照して以下に論議される態様において 行なわれてもよい。この発明に従って、補助のチャンバからの主イオンビームは 、二次エミッタから放射された電子から形成された電子ビームを横断する。第１ 図において、主チャンバの側部から入来するイオンビームと主チャンノくから下 方に放射される電子ビームとの間には、はぼ直角の関係かある。二次電子は、標 的表面をＩＯないし５０ボルトのエネルギを有して残し、かつ次いでビーム遮蔽 ３６の内部の場の線に従う。二次エミッタ２４からカソードシャドウグリッド４ ２までの距離を調整することが重要である。

この距離は、グリッドの透視度およびイオン通路のジオメトリと一緒に、ビーム 遮蔽３６の内部の場を決定する。場は、電子をその方向に移動させるように、カ ソードシャドウグリッド４２の付近でより強くなければならない。もしイオンの 穴の場がより強ければ、電子はイオン源にループバックするであろう。しかしな がら、カソード表面を残すすべての電子は、最初に表面に垂直な経路において移 動する。

次いで、二次電子エミッタ２４の表面を残す電子は、カソードシャドウグリッド ４２の方へ促進され、そこではそれらはそれらの最大の速度を達成する。カソー ドシャドウグリッド４２は、箔バックアップ構造による電子の遮断を最小にする ために、箔バックアップグリッド４６と整列させられる。したがって、電子ビー ムは、カソードグリッドのシャドウを有し、箔バックアップグリッド４６を打つ ことなしに、薄いビームの窓４４を介して主チャンバの外側の空気１２中に出る 。次いで、電子は、生成表面に向けられ、そこではそれらは、高分子材料の硬化 または任意の他の所望の使用のような、化学的変化を誘導する。電子ビームは、 幅広い処理応用のために、すなわちそこでは主ハウジングＩ２は円筒である状況 において、ビームの窓４４に亘って一様に作られてもよい。

第３図および第４図を参照すると、イオンおよび電子ビームの軌跡が見られるで あろう。第２図においては、イオン化されたプラズマは補助のチャンバ５２に存 在する。イオンビームは、そこに形成され、かつ通路を介して主ハウジング１２ に通過し、そこでは電界は、ビームがカソード遮蔽２８およびビーム遮蔽３６の 間に規定された穴に入った後で、イオンビーム７２を二次電子エミッタ２４の方 へ導く。第２図および第３図の双方において、イオンビーム７２は電子ビーム７ ４に対してほぼ直角であることがわかる。第２図において、イオンビームは電子 ビームに対して直角より少ない角度であり、また、第４図において、それは直角 よりわずかに大きい角度である。通常、イオンビームは二次電子エミッタ２４の 平面に対してプラスまたはマイナス３０度以内であり、かつ好ましくはプラスま たはマイナス８度以内である。実際には、二次電子エミッタは平面である必要は ないか、以下に説明されるように、不連続の態様においてセグメント化されても よい。

第３図において、右の補助のチャンバから現れるイオンビームは、ビームの窓４ ４の右側部を介して通過する電子ビーム７４の右の部分を制御する。同様に、左 のイオンビームは、電子ビーム７４の左の部分を制御する。各イオンビーム内の イオンの分布は、二次エミッタにおいて１つのビームの谷かそれの隣接するもの のピークを被覆し、かつ逆もまた同様であるように、整合されるかまたはスタガ される。このジオメトリは、一様の電子ビームが広い区域を被覆することを許容 する。

イオンビームの角度の変化のほかに、第４図は、二次エミッタは複数個の離れて 間隔を開けられた平行なリブ７６により形成されてもよいことを例示する。この 態様において、リブの上表面は、入射イオンビームにほぼ垂直であり、それによ ってより高い二次放射効率を促進する。放射された電子は、第３図の実施例にお けるよりも高い電子束により、リブを介してカソードシャドウグリッド４２の方 へ移動する。さらに、リブ７６の平面より上のイオンビーム７２の位置決めは、 そこでは主ハウジング１２への接近は困難であるという利点を有する。

静電的合焦がイオンおよび電子ビームを形成するために論じられたが、静電的電 極の代わりに磁気合焦電極を用いてもよい。主ハウジング１２が球形である場合 には、補助のハウジング５２はトロイダルにされてもよい。主ハウジング１２か 円筒形であるところでは、補助のハウジング５２もまた円筒形である。補助のハ ウジング５２における圧力は、常に主ハウジング１２におけるよりも高く、その ため圧力の差は、イオンが補助のハウジングから主ハウジングへ流れることを促 進する。たとえビーム上の主な力が静電のものまたは磁気のものであっても、圧 力の差は、またビームの形成を促進する。

第５図および第５Ａ図は、主チャンバ１１４の一方の側部上の補助のチャンバ１ ０２およびチャンバの反対側の側部の上の他の補助のチャンバ１０４の配置を示 す。補助のチャンバ１０２は、イオンビーム１０６がイオンビーム１０８とオー バーラツプするように、チャンバ１０４からオフセットされる。主チャンバ１１ ４の中央において、オーバーラツプするビームは一般的に一様のプラズマを形成 する。第５図の構成の利点は、長い連続的なイオン源の必要性なしに、非常に長 い電子源が構成されてもよいことである。代わりに、複数個のオフセットの、相 対的に小さい大きさのイオン源が、中央のチャンバ１１４の各側部上に配置され てもよい。各補助の源の輻は、主チャンバ１１４の中央に一般的に一様のプラズ マを生ずるのに十分である。

補正書の写しく翻訳文）提出書（特許法第１８４条の７第１卯平成３年　１月１ ８日

Claims (30)

【特許請求の範囲】
1. １．中央の領域および周囲のガス不透過性壁領域を有し、前記周囲の壁領域には 電子ビーム透過性窓が配置され、さらに、大気圧より下にそこにおける第１の圧 力を確立するための手段を有する、主ハウジングと、前記主ハウジングに中央に 配置された高電圧領域とを含み、高電圧領域は、主ハウジングの壁を貫通する高 電圧電極を有し、かつ高電圧電極に接続された細長い断面の二次放射標的を有し 、さらに、 前記主ハウジングに隣接し、かつ通路によりそこに連結された補助のハウジング を含み、前記補助のハウジングは、イオン化されたプラズマを形成するための手 段および大気圧より下にそこにおける第２の圧力を確立するための手段を有し、 前記第２の圧力は前記第１の圧力より大きく、前記通路は、主ハウジングの高電 圧領域における二次放射標的の方へ低い入射角を有するイオンビーム軌跡を規定 するための手段を有し、前記標的は前記イオンビーム軌跡に対して実質的な角度 において二次電子を放射し、前記主ハウジングは前記二次電子を前記窓を介して 広い区域の生成ゾーンに向けるためのビーム形成手段を有する、広い区域のイオ ンプラズマ電子銃。
2. ２．前記通路は、一般的に前記イオン化されたプラズマを前記高電圧領域から遮 蔽する細長いスリットを含む、請求項１に記載の装置。
3. ３．イオン軌跡を規定するための前記手段は、前記イオンビームを合焦するため の磁界手段を含む、請求項１に記載の装置。
4. ４．イオン軌跡を規定するための前記手段は、前記イオンビームを合焦するため の静電界手段を含む、請求項１に記載の装置。
5. ５．前記低い入射角は、３０度より少ない、請求項１に記載の装置。
6. ６．前記低い入射角は、８度より少ない、請求項１に記載の装置。
7. ７．前記低い入射角は、前記一般的に二次の放射標的の平面以上からである、請 求項１に記載の装置。
8. ８．前記低い入射角は、前記一般的に二次の放射標的の平面以下からである、請 求項１に記載の装置。
9. ９．前記ビーム形成手段は、主ハウジングの前記中央の領域に配置されたワイヤ グリッドを含む、請求項１に記載の装置。
10. １０．複数個の補助のハウジングは、前記主ハウジングに隣接して配置されかつ 通路によりそこに連結され、各補助のハウジングは、イオン化されたプラズマを 閉じ込めるための手段および大気圧より下にそこにおける第２の圧力を確立する ための手段を有し、前記第２の圧力は前記第１の圧力より大きく、前記通路は、 主ハウジングの高電圧領域における二次放射標的の方へ低い入射角を有するイオ ンビーム軌跡を規定するための手段を有し、前記標的は、前記イオンビーム軌跡 に対して実質的な角度で二次電子を放射し、前記主ハウジングは、前記二次電子 を前記窓を介して指向するためのビーム形成手段を有する、請求項１に記載の装 置。
11. １１．前記標的は、複数個の平行な、離れて間隔を開けられた、金属リブを含む 、請求項１に記載の装置。
12. １２．前記ビーム形成手段は、複数個の列の平行な、離れて間隔を開けられた、 金属リブを含む、請求項１に記載の装置。
13. １３．前記主ハウジングは円筒形である、請求項１に記載の装置。
14. １４．前記補助のハウジングは円筒形であり、かつそこに連結されたガス供給容 器を有する、請求項１に記載の装置。
15. １５．前記第１の圧力は、１．０ｍｉｌｌｉｔｏｒｒより少ない、請求項１に記 載の装置。
16. １６．前記第２の圧力は、１０ないし２０ｍｉｌｌｉｔｏｒｒの範囲内である、 請求項１に記載の装置。
17. １７．前記主ハウジングは円筒形であり、縦の軸を有し、複数個の補助のハウジ ングが前記主ハウジングの向かい合った側部上に配置され、かつ前記軸の縦の大 きさに沿って互いにオフセットされることがさらに規定された、請求項１０に記 載の装置。
18. １８．中央の領域および周囲のガス不透過性壁領域を有し、前記周囲の壁領域に は電子ビーム透過性窓が配置され、さらに、大気圧より下にそこにおける第１の 圧力を確立するための手段を有する、主ハウジングと、前記主ハウジングにおけ る前記中央の領域に配置された高電圧傾城とを含み、高電圧領域は、主ハウジン グの壁を貫通する高電圧電極を有し、かつ高電圧電極に接続された延長された断 面の二次放射標的を有し、さらに、前記主ハウジングの前記ガス不透過性壁領域 の外側の離れて間隔を開けられた向かい合った領域にイオンビームを形成するた めの手段を含み、前記壁領域は、そこによって前記高電圧電子は前記イオンビー ムをそこに対して３０度より少ない入射角において前記標的の方向に主ハウジン グに誘引する位置に一対の離れて間隔を開けられた向かい合った穴を規定し、前 記標的は前記イオンビームに対して実質的な角度において二次電子を放射し、前 記主ハウジングは、前記二次電子を前記窓を介して広い区域の生成ゾーンに向け るためのビーム形成手段を有する、広い区域の電子銃。
19. １９．前記二次放射標的は、不連続性であり、複数個の離れて間隔を開けられた 標的部材を有する、請求項１８に記載の装置。
20. ２０．前記標的は、複数個の平行な離れて間隔を開けられた、金属リブを含む、 請求項１９に記載の装置。
21. ２１．前記ビーム形成手段は、複数個の列の平行な、離れて間隔を開けられた、 金属リブを含む、請求項１８に記載の装置。
22. ２２．前記主ハウジングは円筒形であり、縦の軸を有し、かつ主ハウジングの向 かい合った側部上に配置され、かつ前記軸の縦の大きさに沿って互いからオフセ ットされた複数個の補助のハウジングを有し、前記補助のハウジングは、イオン ビームを形成するための前記手段を含む、請求項１８に記載の装置。
23. ２３．一対のイオンビームを形成するための前記手段は、ガスプラズマをイオン 化するための手段およびプラズマから現れるイオンの流れを形状化するための電 極手段を含む、請求項１８に記載の装置。
24. ２４．前記プラズマは、低温のプラズマである、請求項２３に記載の装置。
25. ２５．区域の上に二次放射標的を配置するステップと、標的の方に低い入射角で イオンビームを指向するステップと、 標的から放射された二次放射電子から電子ビームを形成するステップと、 標的からの前記電子ビームを、前記イオンビームに対して実質的な角度において 、生成ゾーンにおける広い区域を有するパターンに向けるステップとを含む、広 い区域の電子ビームを形成する方法。
26. ２６．前記低い入射角は、３０度より少ない、請求項２５に記載の方法。
27. ２７．前記低い入射角は、８度より少ない、請求項２５に記載の方法。
28. ２８．前記標的を主チャンバに配置するステップと、主チャンバと連通する補助 のチャンバに配置されたプラズマから前記イオンビームを形成するステップとに よりさらに規定される、請求項２５に記載の方法。
29. ２９．静電的合焦により前記電子ビームを導くステップにより、さらに規定され る、請求項２５に記載の方法。
30. ３０．ヘリウムイオンからイオンビームを形成するステップによりさらに規定さ れる、請求項２５に記載の方法。