JPH0584013U - フィラメント構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 フィラメントの表面磁場の発生を抑制し、大
量の熱電子が放出できるようにすることを目的とする。 【構成】 フィラメントを、電流によって発熱する芯線
と、これを囲む金属材料からなる外筒とによって同軸状
に構成する。芯線と外筒との同じ側の一方の端部同志を
接続し、また同じ側の他方の端部の間に、フィラメント
加熱用の電源を接続する。これによって芯線と外筒に流
れる電流の方向が互いに逆になるようにする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案はフィラメント構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】

イオンシャワー装置、イオン注入装置などに使用されるイオン源、或るいは電 子シャワー装置などに使用される電子源は、フィラメントを加熱してこれから電 子をチャンバー内に放出させ、チャンバーとフィラメントの間で発生するアーク 放電によってイオン或るいは電子を発生するように構成されている。

【０００３】 例えばイオン源に使用されるフィラメントとして、タングステン、タンタルな どの金属材料が一般的に使用されている。従来ではそのフィラメントをへアピン 状に、または棒状に形成して使用している。しかしこれに加熱用の電流を流した ときに表面に磁場が形成されるため、或るしきい値を越えると電子が放出されな くなることがある。そうでなくとも電子の放出が抑制されるようになる。また低 アーク電圧にすることができない。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

本考案は、フィラメントとしてタングステン、タンタルなどの金属材料を使用 した場合でも、フィラメントの表面磁場の発生を抑制し、電子の放出を容易にす ることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

本考案は、フィラメントを、電流によって発熱する芯線と、これを囲む金属材 料からなる外筒とによって同軸状に構成し、芯線と外筒との一方の同じ側の端部 同志を接続するとともに、他方の同じ側の端部の間に、フィラメント加熱用の電 源を接続したことを特徴とする。

【０００６】

【作用】

フィラメント加熱用の電源からの電流は、芯線を経由して外筒に流れる。その ときの芯線に流れる電流と外筒に流れる電流は互いに反対方向となるので、各電 流によって形成される磁楊は互いに打ち消される。これによってフィラメントの 表面磁場の発生が抑制されるようになる。

【０００７】

【実施例】

本考案の実施例を図１によって説明する。図１に示す構成は、バケット型イオ ン源に本考案を適用した場合を示し、１はアークチャンバー、２はイオン源電極 である。３は本考案によるフィラメント構造であり、芯線４と、これを囲む外筒 ５によって同軸状に配置されている。芯線４、外筒５はたとえばタングステン、 タンタルのよう金属材料によって構成されている。

【０００８】 芯線４と外筒５とは、その同じ側の一方の端部同志は線６によって接続する。 また同じ側の他方の端部間に、フィラメント加熱用の電源（たとえば交流電源） ７を線８、９によって接続する。１０はアーク電源で、フィラメント構造３とア ークチャンバー１との間に接続されてあり、このアーク電源１０によってフィラ メント構造３とアークチャンバー１との間でアーク放電を発生させる。

【０００９】 以上の構成において、電源７からの電流は線８より芯線４の一端を通ってその 芯線４を長さ方向に流れ、続いてその他方の端部から線６を経て外筒５にその長 さ方向に流れる。そして線９を経て電源７に戻る。そして芯線４はこれに流れる 電流により発熱する。その輻射熱によって外筒５が加熱され、これより熱電子が 放出されるようになる。

【００１０】 このときの芯線４、外筒５に流れる電流は互いに逆方向となる。その結果この 各電流によって形成される磁場は互いに打ち消され、外筒５における表面磁場の 発生は抑制されるようになる。

【００１１】 このようにフィラメントにおける表面磁場の発生が抑制されることにより、電 子の放出が抑制されるようなことはなくなり、大電子量の放射が可能となり、ま た低アーク放電も可能となる。また外筒５として表面積が、従来の棒状のフィラ メントに比較して広くすることができるので、同じ放射電子量を得るのに、フィ ラメント温度を低くすることができ、長寿命とすることができる。

【００１２】 また外筒５をフィラメントとして使用しているので、これが消耗することによ って部分的に厚さが薄くなり、あるいは孔が開いたりして、その近傍の温度が上 昇したとしても、電流はその部分より低温となっている低抵抗部分を流れるよう になるので、局部加熱の発生は抑制されるようになる。

【００１３】 なお電源７としては直流電源を使用することも可能であるが、これを交流電源 としたときは、アーク電流の流れる方向は、フィラメントの加熱電圧の極性にし たがって変化するので、フィラメントの最高温度位置も変化するようになり、局 部加熱によるフィラメントの寿命が低下することも回避できる。

【００１４】 図２は本考案をフリーマン型イオン源に適用した場合の構成を示す。なお図１ と同じ符号を付した部分は同一または対応する部分を示す。図中１１は芯線４と 外筒５との位置関係を固定するために設けた絶縁性の支持体である。この構成に おいても、電源７からの電流は、芯線４と外筒５とにおいて、互いに逆方向とな ることは図１の場合と同様である。

【００１５】 なお本考案はフィラメントから熱電子を放出し、アーク放電によってプラズマ を発生し、このプラズマよりイオンビームを引き出すイオン源のみならず、この プラズマより電子ビームを引き出す電子源にも適用できるのは勿論である。

【００１６】

【考案の効果】

以上説明したように本考案によれば、フィラメントとして芯線と外筒とによっ て同軸状に配置し、そのそれぞれに加熱用の電流が互いに逆方向に流して表面磁 場の発生を抑制するようにしたので、表面磁場による熱電子の放出の抑制を極力 回避することができ、かつ低アーク放電、大電子量の放射を可能とすることがで きるといった効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例を示す断面図である。

【図２】本考案の他の実施例を示す断面図である。

【符号の説明】

１ アークチャンバー ３ フィラメント ４ 芯線 ５ 外筒 ７ フィラメント加熱用の電源

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 フィラメントを、電流によって発熱する
   芯線と、前記芯線を囲む金属材料からなる外筒とによっ
   て同軸状に構成し、前記芯線と前記外筒との一方の同じ
   側の端部同志を接続するとともに、他方の同じ側の端部
   の間に、フィラメント加熱用の電源を接続してなるフィ
   ラメント構造。