JPH05128977A - イオン生成方法及びイオン源 - Google Patents
イオン生成方法及びイオン源Info
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- JPH05128977A JPH05128977A JP3291535A JP29153591A JPH05128977A JP H05128977 A JPH05128977 A JP H05128977A JP 3291535 A JP3291535 A JP 3291535A JP 29153591 A JP29153591 A JP 29153591A JP H05128977 A JPH05128977 A JP H05128977A
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- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims abstract description 39
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 30
- 210000002381 plasma Anatomy 0.000 abstract 3
- 229910025794 LaB6 Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
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- Plasma Technology (AREA)
- Particle Accelerators (AREA)
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明はイオン生成方法及びイオン源に関
し、特に、プラズマチャンバ内に熱電子発生材料を配設
することにより電子密度を大幅に上げることを特徴とす
る。 【構成】 本発明によるイオン生成方法及びイオン源に
おいては、プラズマチャンバ内へ電子を発生する熱電子
発生材料を配設し、電子密度を上げてイオン化の効率を
向上させるようにした構成である。
し、特に、プラズマチャンバ内に熱電子発生材料を配設
することにより電子密度を大幅に上げることを特徴とす
る。 【構成】 本発明によるイオン生成方法及びイオン源に
おいては、プラズマチャンバ内へ電子を発生する熱電子
発生材料を配設し、電子密度を上げてイオン化の効率を
向上させるようにした構成である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、イオン生成方法及びイ
オン源に関し、特に、プラズマチャンバ内に熱電子発生
材料を配設することにより、電子密度を大幅に上げるた
めの新規な改良に関する。
オン源に関し、特に、プラズマチャンバ内に熱電子発生
材料を配設することにより、電子密度を大幅に上げるた
めの新規な改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、用いられていたこの種のイオン源
としては、例えば、１９８８年１２月発行の理化学研究
所報告、第６４巻、第４号の第１４３頁に開示されたＥ
ＣＲ多価イオン源を図３に挙げることができる。すなわ
ち、図３において符号１で示されるものは、磁石２及び
コイル３により包囲され、プラズマチャンバ４を有する
プラズマ容器であり、このプラズマ容器１の先端部１ａ
にはイオンを引出すためのイオン引出し電極５が設けら
れている。
としては、例えば、１９８８年１２月発行の理化学研究
所報告、第６４巻、第４号の第１４３頁に開示されたＥ
ＣＲ多価イオン源を図３に挙げることができる。すなわ
ち、図３において符号１で示されるものは、磁石２及び
コイル３により包囲され、プラズマチャンバ４を有する
プラズマ容器であり、このプラズマ容器１の先端部１ａ
にはイオンを引出すためのイオン引出し電極５が設けら
れている。
【０００３】前記プラズマ容器１の後端部１ｂには延長
筒体６が設けられ、この延長筒体６には、前記プラズマ
チャンバ４を高真空下に保つための真空ポンプ７及びマ
イクロ波８を導入するためのマイクロ波導入管９が接続
されている。前記延長筒体６内には、前記プラズマチャ
ンバ４内へのガス１０を案内するためのガス導入管１１
が同軸配設されている。
筒体６が設けられ、この延長筒体６には、前記プラズマ
チャンバ４を高真空下に保つための真空ポンプ７及びマ
イクロ波８を導入するためのマイクロ波導入管９が接続
されている。前記延長筒体６内には、前記プラズマチャ
ンバ４内へのガス１０を案内するためのガス導入管１１
が同軸配設されている。
【０００４】また、前記磁石２の周囲に形成された冷水
ジャケット１２には、冷却水入口１３が設けられ、この
冷水ジャケット１２の冷却水出口１４は前記延長筒体６
の外周位置に配設されている。
ジャケット１２には、冷却水入口１３が設けられ、この
冷水ジャケット１２の冷却水出口１４は前記延長筒体６
の外周位置に配設されている。
【０００５】次に、前述の構成において、コイル３を励
磁し、真空ポンプ７にてプラズマチャンバ４内を例えば
１０-4ｔｏｒｒの真空状態下とした後、マイクロ波８及
びガス１０をプラズマチャンバ４内に供給すると、プラ
ズマが生成すると共に、ガスがイオン化され、イオン引
出し電極５を介してイオンを外部に導出することができ
る。
磁し、真空ポンプ７にてプラズマチャンバ４内を例えば
１０-4ｔｏｒｒの真空状態下とした後、マイクロ波８及
びガス１０をプラズマチャンバ４内に供給すると、プラ
ズマが生成すると共に、ガスがイオン化され、イオン引
出し電極５を介してイオンを外部に導出することができ
る。
【０００６】
【発明が解決しようする課題】従来のイオン源は以上の
ように構成されていたため、次のような課題が存在して
いた。すなわち、イオンを効率よく生成させるには、高
エネルギー電子を多数原子と衝突させる必要があるが、
外部からの電子の導入が難しく高効率のイオン化を達成
することは極めて困難であった。
ように構成されていたため、次のような課題が存在して
いた。すなわち、イオンを効率よく生成させるには、高
エネルギー電子を多数原子と衝突させる必要があるが、
外部からの電子の導入が難しく高効率のイオン化を達成
することは極めて困難であった。
【０００７】本発明は、以上のような課題を解決するた
めになされたもので、プラズマチャンバ内に熱電子発生
材料を配設することにより電子の供給を行い、電子密度
を大幅に上げるようにしたイオン生成方法及びイオン源
を提供することを目的とする。
めになされたもので、プラズマチャンバ内に熱電子発生
材料を配設することにより電子の供給を行い、電子密度
を大幅に上げるようにしたイオン生成方法及びイオン源
を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明によるイオン生成
方法は、磁場中のプラズマチャンバ内にマイクロ波及び
ガスを供給し、このガスを前記プラズマチャンバ内でイ
オン化して得られたイオンを外部に導出するようにした
イオン生成方法において、前記プラズマチャンバ内に設
けた熱電子発生材料により電子を前記プラズマチャンバ
内に供給する方法である。
方法は、磁場中のプラズマチャンバ内にマイクロ波及び
ガスを供給し、このガスを前記プラズマチャンバ内でイ
オン化して得られたイオンを外部に導出するようにした
イオン生成方法において、前記プラズマチャンバ内に設
けた熱電子発生材料により電子を前記プラズマチャンバ
内に供給する方法である。
【０００９】また、本発明によるイオン源は、磁場中の
プラズマチャンバ内にマイクロ波及びガスを供給し、こ
のガスを前記プラズマチャンバ内でイオン化し、このイ
オンを外部に導出するようにしたイオン源において、前
記プラズマチャンバに連通して設けられ前記ガスを導入
するためのガス導入管と、前記ガス導入管の先端に設け
られた熱電子発生材料とを備えた構成である。
プラズマチャンバ内にマイクロ波及びガスを供給し、こ
のガスを前記プラズマチャンバ内でイオン化し、このイ
オンを外部に導出するようにしたイオン源において、前
記プラズマチャンバに連通して設けられ前記ガスを導入
するためのガス導入管と、前記ガス導入管の先端に設け
られた熱電子発生材料とを備えた構成である。
【００１０】さらに詳細には、前記熱電子発生材料は、
ホウカランタン（ＬａＢ6 ）よりなる構成である。
ホウカランタン（ＬａＢ6 ）よりなる構成である。
【００１１】さらに詳細には、前記ガス導入管は、軸方
向に出入自在に設けられている構成である。
向に出入自在に設けられている構成である。
【００１２】さらに詳細には、前記プラズマチャンバと
熱電子発生材料との間に電位差を設ける手段を設けた構
成である。
熱電子発生材料との間に電位差を設ける手段を設けた構
成である。
【００１３】
【作用】本発明によるイオン生成方法及びイオン源にお
いては、熱電子発生材料がプラズマチャンバ内に配設し
てあるため、プラズマチャンバ内でプラズマが発生する
と、このプラズマによる熱により、この熱電子発生材料
から電子がプラズマチャンバ内へ加速されつつ放出され
る。この放出された高エネルギー電子により供給された
ガスが高効率でイオン化される。また、この熱電子発生
材料がガス導入管の先端に設けられていると共に、この
ガス導入管が接地もしくはプラズマチャンバに対しバイ
アス電圧が印加されているため、プラズマチャンバ内の
高電圧状態との間に電圧差が生じ、熱電子発生材料から
の電子の放出が極めて容易に行われる。さらに、このガ
ス導入管を軸方向に沿って移動させることにより、プラ
ズマチャンバ内における熱電子発生材料の位置を出入さ
せることができ、最も高効率でガスをイオン化できる位
置に設定することができる。
いては、熱電子発生材料がプラズマチャンバ内に配設し
てあるため、プラズマチャンバ内でプラズマが発生する
と、このプラズマによる熱により、この熱電子発生材料
から電子がプラズマチャンバ内へ加速されつつ放出され
る。この放出された高エネルギー電子により供給された
ガスが高効率でイオン化される。また、この熱電子発生
材料がガス導入管の先端に設けられていると共に、この
ガス導入管が接地もしくはプラズマチャンバに対しバイ
アス電圧が印加されているため、プラズマチャンバ内の
高電圧状態との間に電圧差が生じ、熱電子発生材料から
の電子の放出が極めて容易に行われる。さらに、このガ
ス導入管を軸方向に沿って移動させることにより、プラ
ズマチャンバ内における熱電子発生材料の位置を出入さ
せることができ、最も高効率でガスをイオン化できる位
置に設定することができる。
【００１４】
【実施例】以下、図面と共に本発明によるイオン生成方
法及びイオン源の好適な実施例について詳細に説明す
る。なお、従来例と同一又は同等部分には、同一符号を
付して説明する。図１及び図２は本発明によるイオン源
を示すもので、図１は全体構成を示す断面図、図２は図
１の要部の拡大断面図である。
法及びイオン源の好適な実施例について詳細に説明す
る。なお、従来例と同一又は同等部分には、同一符号を
付して説明する。図１及び図２は本発明によるイオン源
を示すもので、図１は全体構成を示す断面図、図２は図
１の要部の拡大断面図である。
【００１５】図１，図２において符号１で示されるもの
は、磁石２、コイル３及びヨーク３ａにより包囲され、
プラズマチャンバ４を有するプラズマ容器であり、この
プラズマ容器１の先端部１ａにはイオンを引出すための
イオン引出し電極５が設けられている。
は、磁石２、コイル３及びヨーク３ａにより包囲され、
プラズマチャンバ４を有するプラズマ容器であり、この
プラズマ容器１の先端部１ａにはイオンを引出すための
イオン引出し電極５が設けられている。
【００１６】前記プラズマ容器１の後端部１ｂには延長
筒体６がシール６ａを介して接続され、この延長筒体６
には、前記プラズマチャンバとを高真空下に保つための
真空ポンプ７及びマイクロ波８を導入するためのマイク
ロ波導入管９を有する真空部７Ａが接続されている。
筒体６がシール６ａを介して接続され、この延長筒体６
には、前記プラズマチャンバとを高真空下に保つための
真空ポンプ７及びマイクロ波８を導入するためのマイク
ロ波導入管９を有する真空部７Ａが接続されている。
【００１７】前記真空部７Ａには、前記マイクロ波導入
管９と並設してガス１０を導入するためのガス導入管１
１が設けられており、このガス導入管１１の先端１１ａ
には、ホウカランタン（ＬａＢ6 ）からなる熱電子発生
材料３０が設けられている。また、このガス導入管１１
は、図示しない移動手段により矢印Ａで示す軸方向に移
動自在に設けられ、この熱電子発生材料３０はプラズマ
チャンバ４内でその位置が出入自在となるように構成さ
れている。
管９と並設してガス１０を導入するためのガス導入管１
１が設けられており、このガス導入管１１の先端１１ａ
には、ホウカランタン（ＬａＢ6 ）からなる熱電子発生
材料３０が設けられている。また、このガス導入管１１
は、図示しない移動手段により矢印Ａで示す軸方向に移
動自在に設けられ、この熱電子発生材料３０はプラズマ
チャンバ４内でその位置が出入自在となるように構成さ
れている。
【００１８】また、前記ヨーク３ａと真空部７Ａ間は、
絶縁体３１を介して電気的に絶縁されていると共に、前
記ガス導入管１１は、可変電圧手段３２を介して接地さ
れており、プラス側に保持されたプラズマチャンバ４と
このガス導入管１１との間に電位差を持たせていると共
に、この電位差は、前記可変電圧手段３２によって調整
することができるように構成されている。
絶縁体３１を介して電気的に絶縁されていると共に、前
記ガス導入管１１は、可変電圧手段３２を介して接地さ
れており、プラス側に保持されたプラズマチャンバ４と
このガス導入管１１との間に電位差を持たせていると共
に、この電位差は、前記可変電圧手段３２によって調整
することができるように構成されている。
【００１９】次に、前述の構成において、コイル３を励
磁し、真空ポンプ７にてプラズマチャンバ４内を例えば
１０-4ｔｏｒｒの真空状態下とした後、マイクロ波８及
びガス１０をプラズマチャンバ４内に供給すると、プラ
ズマが生成されると共にガスがイオン化される。この場
合、プラズマチャンバ４内は高電圧状態となっている一
方、ガス導入管１１は接地もしくはプラズマチャンバ４
に対しバイアス電圧が印加されているため、このガス導
入管１１とプラズマチャンバ４間には電位差が存在し、
この電位差によって熱電子発生材料３０から発生した電
子が強力に加速されつつプラズマチャンバ４内に供給さ
れる。従って、この高エネルギー電子により、供給され
たガスは効率よくイオン化され、矢印Ｂに沿って外部に
イオンが導出される。
磁し、真空ポンプ７にてプラズマチャンバ４内を例えば
１０-4ｔｏｒｒの真空状態下とした後、マイクロ波８及
びガス１０をプラズマチャンバ４内に供給すると、プラ
ズマが生成されると共にガスがイオン化される。この場
合、プラズマチャンバ４内は高電圧状態となっている一
方、ガス導入管１１は接地もしくはプラズマチャンバ４
に対しバイアス電圧が印加されているため、このガス導
入管１１とプラズマチャンバ４間には電位差が存在し、
この電位差によって熱電子発生材料３０から発生した電
子が強力に加速されつつプラズマチャンバ４内に供給さ
れる。従って、この高エネルギー電子により、供給され
たガスは効率よくイオン化され、矢印Ｂに沿って外部に
イオンが導出される。
【００２０】また、前述の状態で、ガス導入管１１を矢
印Ａに沿って移動させ、プラズマチャンバ４内における
熱電子発生材料３０の位置を出入することにより、最も
高効率の電子放出及びイオン化がなされる状態を調整す
ることができる。なお、前述の実施例では、ガス導入管
１１を電気的に接地した場合について述べたが、これと
逆に、可変電圧手段３２を介して高電圧状態とし、低エ
ネルギー電子供給とすることも可能である。また、熱電
子発生材料３０としてはＬａＢ6が最も好ましい結果が
得られたが、ＬａＢ6 に限ることなく、他の材料を用い
ることができることは述べるまでもないことである。
印Ａに沿って移動させ、プラズマチャンバ４内における
熱電子発生材料３０の位置を出入することにより、最も
高効率の電子放出及びイオン化がなされる状態を調整す
ることができる。なお、前述の実施例では、ガス導入管
１１を電気的に接地した場合について述べたが、これと
逆に、可変電圧手段３２を介して高電圧状態とし、低エ
ネルギー電子供給とすることも可能である。また、熱電
子発生材料３０としてはＬａＢ6が最も好ましい結果が
得られたが、ＬａＢ6 に限ることなく、他の材料を用い
ることができることは述べるまでもないことである。
【００２１】
【発明の効果】本発明によるイオン生成方法及びイオン
源は、以上のように構成されているため、次のような効
果を得ることができる。すなわち、プラズマチャンバ内
に熱電子発生材料が配設されているため、この熱電子発
生材料から発生する電子により、プラズマチャンバ内の
電子密度を従来方法よりも大幅に向上することができ、
極めて高効率のイオン化を達成することができる。
源は、以上のように構成されているため、次のような効
果を得ることができる。すなわち、プラズマチャンバ内
に熱電子発生材料が配設されているため、この熱電子発
生材料から発生する電子により、プラズマチャンバ内の
電子密度を従来方法よりも大幅に向上することができ、
極めて高効率のイオン化を達成することができる。
【図１】本発明によるイオン源を示す断面図である。
【図２】図１の要部を示す拡大断面図である。
【図３】従来のイオン源を示す断面図である。
１ プラズマチャンバ ８ マイクロ波 １０ ガス １１ ガス導入管 １１ａ 先端 ３０ 熱電子発生材料
Claims (5)
- 【請求項１】 磁場中のプラズマチャンバ（４）内にマ
イクロ波（８）及びガス（１０）を供給し、このガス
（１０）を前記プラズマチャンバ（４）内でイオン化し
て得られたイオンを外部に導出するようにしたイオン生
成方法において、前記プラズマチャンバ（４）内に設け
た熱電子発生材料（３０）により電子を前記プラズマチ
ャンバ（４）内に供給することを特徴とするイオン生成
方法。 - 【請求項２】 磁場中のプラズマチャンバ（４）内にマ
イクロ波（８）及びガス（１０）を供給し、このガス
（１０）を前記プラズマチャンバ（４）内でイオン化
し、このイオンを外部に導出するようにしたイオン源に
おいて、前記プラズマチャンバ（４）に連通して設けら
れ前記ガス（１０）を導入するためのガス導入管（１
１）と、前記ガス導入管（１１）の先端（１１ａ）に設
けられた熱電子発生材料（３０）とを備えたことを特徴
とするイオン源。 - 【請求項３】 前記熱電子発生材料（３０）は、ホウカ
ランタン（ＬａＢ6）よりなることを特徴とする請求項
２記載のイオン源。 - 【請求項４】 前記ガス導入管（１１）は、軸方向に出
入自在に設けられていることを特徴とする請求項２又は
３記載のイオン源。 - 【請求項５】 前記プラズマチャンバ（４）と前記熱電
子発生材料（３０）との間に電位差を設ける手段を設け
たことを特徴とする請求項２ないし４の何れかに記載の
イオン源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3291535A JPH05128977A (ja) | 1991-11-07 | 1991-11-07 | イオン生成方法及びイオン源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3291535A JPH05128977A (ja) | 1991-11-07 | 1991-11-07 | イオン生成方法及びイオン源 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05128977A true JPH05128977A (ja) | 1993-05-25 |
Family
ID=17770164
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3291535A Pending JPH05128977A (ja) | 1991-11-07 | 1991-11-07 | イオン生成方法及びイオン源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05128977A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010251323A (ja) * | 2009-04-16 | 2010-11-04 | Siemens Ag | 粒子線を生成するためのイオン源、イオン源用の電極並びにイオン化されるガスをイオン源内に導入するための方法 |
| EP4231325A1 (en) | 2022-02-16 | 2023-08-23 | Japan Atomic Energy Agency | Negative ion source and negative ion generation method |
-
1991
- 1991-11-07 JP JP3291535A patent/JPH05128977A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010251323A (ja) * | 2009-04-16 | 2010-11-04 | Siemens Ag | 粒子線を生成するためのイオン源、イオン源用の電極並びにイオン化されるガスをイオン源内に導入するための方法 |
| EP4231325A1 (en) | 2022-02-16 | 2023-08-23 | Japan Atomic Energy Agency | Negative ion source and negative ion generation method |
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