JPH0552999A - Electric charge converter - Google Patents

Electric charge converter

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JPH0552999A
JPH0552999A JP21828091A JP21828091A JPH0552999A JP H0552999 A JPH0552999 A JP H0552999A JP 21828091 A JP21828091 A JP 21828091A JP 21828091 A JP21828091 A JP 21828091A JP H0552999 A JPH0552999 A JP H0552999A
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JP
Japan
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metal
ion beam
cell
conversion device
aperture
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JP21828091A
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Hiroshi Kume
久米  博
Ikuo Konishi
郁夫 小西
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Abstract

PURPOSE:To prevent choking of an ion beam path hole and reduce consumption of metal in a metal pot. CONSTITUTION:After heating Li 4 with a heater 3 to appropriate temperature and filling a metal vapour chamber 5 with Li vapour, an ion beam 8 is passed and then a positive ion beam 8 is converted to a negative ion beam to be output. At this moment, the diffused Li vapour attaches on the inner surface of an aperture 10 as liquid, flows in a groove 11 to wires 12 and returns to a metal pot 2. Also, the Li liquid attaching at the inlet and outlet for ion beam on cell 1 also returns to the metal pot by way of the wires 12.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、イオンビームの荷電を
変換する装置、特にタンデム型静電加速器の前段に設置
される荷電変換装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a device for converting the charge of an ion beam, and more particularly to a charge conversion device installed before a tandem type electrostatic accelerator.

【0002】[0002]

【従来の技術】数MeV程度のHe+ やHe2+のビーム
を得る場合、例えば、高エネルギのイオンビームを用い
た分析装置(RBSやPIXE分析装置等)用のイオン
ビームを得る場合、小型で取扱いが簡便であることか
ら、タンデム型静電加速器がよく用いられる。タンデム
型静電加速器の動作原理は、一方の入り口からHe-
のマイナスイオンを受け、それを途中でHe+ やHe2+
等のプラスイオンに変換することにより2段の加速を行
う、というものであるために、その前段にマイナスイオ
ン源が必要となる。
2. Description of the Related Art When obtaining a He + or He 2 + beam of about several MeV, for example, when obtaining an ion beam for an analyzer (RBS or PIXE analyzer, etc.) that uses a high-energy ion beam, it is compact. The tandem electrostatic accelerator is often used because it is easy to handle. The operation principle of the tandem type electrostatic accelerator is that negative ions such as He are received from one entrance, and He + or He 2+
Since two-stage acceleration is performed by converting into positive ions such as, a negative ion source is required in the preceding stage.

【0003】このマイナスイオン源として、アルカリ金
属の蒸気を用いた荷電変換装置が用いられる。この荷電
変換装置では次の反応式に示すように、He+ 等のプラ
スイオンをLi等のアルカリ金属の蒸気中に通し、アル
カリ金属蒸気からプラスイオンに電子を与えることによ
りプラスイオンを中性原子とし、さらにマイナスイオン
とする。 He+ +Li → He+Li+ He+Li → He- +Li+ このような荷電変換装置の従来の構造を図3に示す。図
3において、内部が真空に保たれた円筒状のハウジング
9と、ハウジング9の内部中央に設けられたセル1とで
荷電変換装置が構成され、セル1の下部にはLi等のア
ルカリ金属を収納する金属溜2が設けられ、上部からヒ
ータ(カートリッジヒータ)3がその金属溜2に差し込
まれる。金属溜2の上部には、ヒータ3により加熱、溶
融され、蒸発した金属の蒸気が滞留する空間(金属蒸気
室)5が設けられており、その両側部のセルの壁にはイ
オンビームが通過するための小さい孔6が設けられてい
る。このイオンビーム通過孔6は金属蒸気のセル外への
漏出を最小限に止めるため、細長く形成され、かつ、外
側の方が細くなるようにテーパが付けられている。
As the negative ion source, a charge conversion device using alkali metal vapor is used. In this charge conversion device, as shown in the following reaction formula, positive ions such as He + are passed through the vapor of an alkali metal such as Li, and electrons are given from the alkali metal vapor to the positive ions, so that the positive ions are neutralized. And negative ions. He + + Li → He + Li + He + Li → He + Li + A conventional structure of such a charge conversion device is shown in FIG. 3. In FIG. 3, a cylindrical housing 9 whose inside is kept vacuum, and a cell 1 provided in the center of the inside of the housing 9 constitute a charge conversion device, and an alkali metal such as Li is provided under the cell 1. A metal reservoir 2 for housing is provided, and a heater (cartridge heater) 3 is inserted into the metal reservoir 2 from above. A space (metal vapor chamber) 5 in which vapor of metal vaporized by being heated and melted by the heater 3 stays is provided above the metal reservoir 2, and the ion beam passes through the cell walls on both sides of the space. A small hole 6 is provided for this purpose. The ion beam passage hole 6 is formed to be elongated and tapered so that the outer side is narrower in order to minimize leakage of metal vapor to the outside of the cell.

【0004】ハウジング9の両側面にもイオンビームが
通過するための窓7が設けられており、セル1は、イオ
ンビーム通過孔6の中心軸がハウジング9のイオンビー
ム通過窓7の中心軸と同軸になるように、ハウジング9
内で保持される。このイオンビーム通過窓7及びイオン
ビーム通過孔6を通過するプラスのイオンビーム8が金
属蒸気室5でアルカリ金属の蒸気と衝突し、上記の電子
移動反応によってマイナスイオンに変換されて反対側の
イオンビーム通過窓7からタンデム型静電加速器等に供
給される。
A window 7 for passing an ion beam is also provided on both sides of the housing 9. In the cell 1, the central axis of the ion beam passage hole 6 is the central axis of the ion beam passage window 7 of the housing 9. Housing 9 so that it is coaxial
Retained within. The positive ion beam 8 passing through the ion beam passage window 7 and the ion beam passage hole 6 collides with the alkali metal vapor in the metal vapor chamber 5, and is converted into negative ions by the above-mentioned electron transfer reaction and the ions on the opposite side are collided. It is supplied from the beam passage window 7 to a tandem electrostatic accelerator or the like.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】従来の荷電変換装置は
上記のように構成されており、アルカリ金属4は金属溜
2でヒータ3により加熱され、蒸発して金属蒸気室5に
滞留するのであるが、セル1の壁の温度は金属の融点よ
りも低いため、金属蒸気は徐々にセル1の壁に固体とし
て析出する。特に、イオンビーム通過孔6は蒸気の漏出
を最小限にするために小さくされているため、この固体
金属の析出により詰まりやすい。イオンビーム通過孔6
が詰まると、従来はセル1を荷電変換装置から取り出し
て除去していたが、この場合、荷電変換装置の真空を一
旦破り、再び真空引きを行わなければならないために、
多くの手間と時間がかかるという問題があった。
The conventional charge conversion device is constructed as described above, and the alkali metal 4 is heated by the heater 3 in the metal reservoir 2 and evaporated to stay in the metal vapor chamber 5. However, since the temperature of the wall of the cell 1 is lower than the melting point of the metal, the metal vapor gradually deposits on the wall of the cell 1 as a solid. In particular, the ion beam passage hole 6 is made small in order to minimize the leakage of vapor, so that the solid metal is likely to be clogged due to the precipitation. Ion beam passage hole 6
When the clogged up, the cell 1 was conventionally taken out and removed from the charge conversion device. In this case, however, the vacuum of the charge conversion device must be broken once and vacuumed again.
There was a problem that it took a lot of time and effort.

【0006】また、金属溜2のアルカリ金属を加熱する
ヒータ3の温度コントロールは難しく、注意を怠ると、
蒸発した金属がイオンビーム通過孔6から急速に漏出
し、金属が急速に消耗して負イオンが得られなくなるこ
とがあった。
Further, it is difficult to control the temperature of the heater 3 for heating the alkali metal of the metal reservoir 2, and if care is not taken,
The evaporated metal may leak from the ion beam passage hole 6 rapidly, and the metal may be rapidly consumed so that negative ions cannot be obtained.

【0007】本発明は、上記のような問題点を解消する
ために創案されたものであり、イオンビーム通過孔の詰
まりを防止するとともに、金属溜中の金属の消費量を減
少させることができる荷電変換装置を提供することを目
的とする。
The present invention was devised to solve the above-mentioned problems, and can prevent clogging of the ion beam passage hole and reduce the consumption of metal in the metal reservoir. An object is to provide a charge conversion device.

【0008】[0008]

【問題点を解決するための手段】上記の目的を達成する
ために、本発明の荷電変換装置は、イオンビーム通過孔
に、その内周から外周に届く溝を切ったアパーチャを設
けるとともに、出入り口からセル内面に沿って液体金属
を金属溜に戻すための誘導部材とを設けたことを特徴と
する。
In order to achieve the above object, the charge conversion device of the present invention has an ion beam passage hole provided with an aperture having a groove extending from the inner circumference to the outer circumference thereof, and at the entrance / exit. And a guide member for returning the liquid metal to the metal reservoir along the inner surface of the cell.

【0009】[0009]

【作用】本発明の荷電変換装置は上記のように構成され
ており、セルのイオンビーム出入口やアパーチャには、
液体となった金属が表面張力によって付着するが、アパ
ーチャに付着した液体金属はアパーチャに切られた溝を
通じて誘導部材に伝わり、イオンビーム出入口に付着し
た液体金属とともに金属溜に戻るので、イオンビーム通
過孔が詰まることがなく、また、金属溜中の金属の消費
量も減少し、セルの寿命を大幅に長くすることができ
る。
The charge conversion device of the present invention is configured as described above, and the ion beam entrance and exit of the cell and the aperture are
The liquid metal adheres due to the surface tension, but the liquid metal adhered to the aperture is transmitted to the guide member through the groove cut in the aperture and returns to the metal reservoir together with the liquid metal adhered to the ion beam entrance / exit. The holes are not clogged, the metal consumption in the metal reservoir is reduced, and the life of the cell can be significantly extended.

【0010】[0010]

【実施例】本発明の一実施例である荷電変換装置を図1
及び図2により説明する。この実施例の基本的構造は図
3に示した従来の荷電変換装置と同様であリ、従来の荷
電変換装置と異なる点のみを説明する。図1に示すよう
に、セル1のイオンビーム通過孔6、6にアパーチャ1
0、10が取り付けられるとともに、金属溜2の最上部
にカバー13が取り付けられている。また、ワイヤー1
2、12がセル1のビーム出入口からセル内面に沿って
張られ、このワイヤー12、12の他端はカバー13の
上から金属溜2に向かって垂らされている。
FIG. 1 shows a charge conversion device according to an embodiment of the present invention.
2 will be described. The basic structure of this embodiment is the same as that of the conventional charge conversion device shown in FIG. 3, and only the differences from the conventional charge conversion device will be described. As shown in FIG. 1, the aperture 1 is formed in the ion beam passage holes 6, 6 of the cell 1.
0 and 10 are attached, and a cover 13 is attached to the top of the metal reservoir 2. Also, wire 1
2, 12 are stretched from the beam entrance / exit of the cell 1 along the inner surface of the cell, and the other ends of the wires 12, 12 are hung from above the cover 13 toward the metal reservoir 2.

【0011】図2は、セルの金属溜2及びイオンビーム
通過孔6の拡大図であり、セル1のイオンビーム通過孔
6に取り付けられたアパーチャ10には、その内周から
外周に届く溝11が切られている。また、金属溜2の最
上部にはカバー13が取り付けられ、セル1のイオンビ
ーム出入口からセル内面に沿って張られたワイヤー12
の他端がカバー13の上から金属溜2に向かって垂らさ
れている。
FIG. 2 is an enlarged view of the metal reservoir 2 and the ion beam passage hole 6 of the cell. The aperture 10 attached to the ion beam passage hole 6 of the cell 1 has a groove 11 extending from the inner circumference to the outer circumference thereof. Has been cut. A cover 13 is attached to the uppermost portion of the metal reservoir 2, and the wire 12 stretched from the ion beam entrance / exit of the cell 1 along the inner surface of the cell 12.
The other end of is hung from the top of the cover 13 toward the metal reservoir 2.

【0012】このような構造を有する本実施例の荷電変
換装置の作用を次に説明する。セル1の金属溜2にLi
4を入れた後、セル1をハウジング9内に納める。次
に、ヒータ3でLi4を適当な温度まで加熱し、金属蒸
気室5内にLi蒸気を充満させる。この後、イオンビー
ム通過窓7及びイオン通過孔6を介してイオンビーム8
を通過させると、プラスのイオンビーム8が金属蒸気室
5でLi蒸気と衝突し、電子移動反応によってマイナス
イオンに変換されて反対側のイオンビーム通過窓7から
タンデム型静電加速器等に供給される。
The operation of the charge conversion device of this embodiment having such a structure will be described below. Li in the metal reservoir 2 of the cell 1
After inserting 4, the cell 1 is housed in the housing 9. Then, the heater 3 heats the Li 4 to an appropriate temperature to fill the metal vapor chamber 5 with the Li vapor. Then, the ion beam 8 is passed through the ion beam passage window 7 and the ion passage hole 6.
When passing through, the positive ion beam 8 collides with Li vapor in the metal vapor chamber 5, is converted into negative ions by the electron transfer reaction, and is supplied from the ion beam passage window 7 on the opposite side to the tandem electrostatic accelerator or the like. It

【0013】このとき、金属蒸気室5内に充満したLi
蒸気はセル1のイオンビーム通過孔6、6を通って拡散
していくが、その大部分はアパーチャ10、10の内周
に液体となって付着する。アパーチャにスリットがない
場合、表面張力によりアパーチャの通過孔に膜となって
付着し、ビームを遮断することがあるが、スリットがあ
ると、アパーチャ10、10に付着したLi液体はアパ
ーチャ10、10の溝11、11を通じてワイヤー1
2、12に伝わり、金属溜2に戻る。また、アパーチャ
10、10を通過し、セル1のイオンビーム出入口に付
着したLi液体はワイヤー12を伝わって、金属溜2に
戻る。
At this time, Li filled in the metal vapor chamber 5
The vapor diffuses through the ion beam passage holes 6, 6 of the cell 1, but most of the vapor adheres to the inner circumference of the apertures 10, 10 as a liquid. If the aperture does not have a slit, the surface tension may cause a film to adhere to the through hole of the aperture to block the beam. However, if there is a slit, the Li liquid adhering to the aperture 10 or 10 may cause the Li liquid to adhere to the aperture 10 or 10. Wire 1 through the grooves 11, 11 of
It is transmitted to 2 and 12, and returns to the metal reservoir 2. Further, the Li liquid that has passed through the apertures 10 and 10 and attached to the ion beam entrance / exit of the cell 1 travels through the wire 12 and returns to the metal reservoir 2.

【0014】なお、金属溜2内で突沸した液体Liはカ
バー13によってアパーチャ10、10に直接付着する
のが防止される。
It should be noted that the cover 13 prevents the liquid Li bumped in the metal reservoir 2 from directly adhering to the apertures 10, 10.

【0015】上記実施例では、金属溜2の最上部にカバ
ー13を取り付けたが、金属溜に入れる金属が少ない場
合、あるいは、突沸する可能性が少ない金属を使用する
場合には特に必要ではない。また、上記実施例では、ワ
イヤー12をセル1のイオンビーム出入口まで設ける場
合を説明したが、ワイヤー12の長さを金属溜中の金属
からアパーチャ10の溝11に届く長さとしても十分な
効果を得ることができる。
In the above embodiment, the cover 13 is attached to the uppermost part of the metal reservoir 2, but it is not particularly necessary when the amount of metal to be put in the metal reservoir is small or when the metal having a low possibility of bumping is used. .. Further, in the above embodiment, the case where the wire 12 is provided up to the ion beam entrance / exit of the cell 1 has been described. However, even if the length of the wire 12 reaches the groove 11 of the aperture 10 from the metal in the metal reservoir, a sufficient effect is obtained. Can be obtained.

【0016】[0016]

【発明の効果】本発明の荷電変換装置は以上のように構
成されており、金属蒸気室から拡散していく金属蒸気は
アパーチャの内周に液体となって付着し、セルの出入口
から拡散していく金属蒸気が少なくなるので、金属の消
費量を少なくすることができる。また、セル出入口に付
着した液体金属はワイヤーを伝わり、アパーチャに付着
した金属液体はアパーチャの溝を通じてワイヤーに伝わ
り、結局、金属溜に戻るので、有効にセル出入口やアパ
ーチャのつまりを防止することができ、セルの寿命を大
幅に長くすることができる。
The charge conversion device of the present invention is configured as described above, and the metal vapor diffused from the metal vapor chamber adheres to the inner circumference of the aperture as a liquid and diffuses from the inlet / outlet of the cell. Since the amount of metal vapor to be used is reduced, the consumption of metal can be reduced. In addition, the liquid metal attached to the cell inlet / outlet travels through the wire, and the metal liquid attached to the aperture is transmitted to the wire through the groove of the aperture, and eventually returns to the metal reservoir, which effectively prevents the cell inlet / outlet and aperture from being clogged. Therefore, the life of the cell can be significantly extended.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の荷電変換装置の一実施例を示す図であ
る。
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a charge conversion device of the present invention.

【図2】図1の荷電変換装置の金属溜及びイオンビーム
通過孔の拡大図である。
FIG. 2 is an enlarged view of a metal reservoir and an ion beam passage hole of the charge conversion device of FIG.

【図3】従来の荷電変換装置を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a conventional charge conversion device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1……セル 2……金属溜 3……ヒータ 4……Li(液体金
属) 6……ビーム通過孔 10……アパーチャ 11……溝 12……ワイヤー 13……カバー
1 ... cell 2 ... metal reservoir 3 ... heater 4 ... Li (liquid metal) 6 ... beam passing hole 10 ... aperture 11 ... groove 12 ... wire 13 ... cover

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 金属溜、金属溜の上部に設けられた金属
蒸気室及び金属蒸気室の両側面に開設されたイオンビー
ム通過孔を有するセルを備えた荷電変換装置において、
上記イオンビーム通過孔に設けられ、その内周から外周
に届く溝が切られたアパーチャと、その溝を伝わってき
た金属液体を上記の金属溜に戻すための誘導部材とを有
することを特徴とする荷電変換装置。
1. A charge conversion device comprising a metal reservoir, a metal vapor chamber provided above the metal reservoir, and a cell having an ion beam passage hole formed on both sides of the metal vapor chamber,
The ion beam passage hole, characterized in that it has an aperture having a groove cut from the inner circumference to the outer circumference, and a guide member for returning the metal liquid transmitted through the groove to the metal reservoir. Charge conversion device.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8204687B2 (en) 2007-10-22 2012-06-19 Sony Corporation Display route creation method, display route creation apparatus, and display route creation program

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US8204687B2 (en) 2007-10-22 2012-06-19 Sony Corporation Display route creation method, display route creation apparatus, and display route creation program

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