JPH0589792A - サイクロトロン共鳴機能を備えたイオン源 - Google Patents
サイクロトロン共鳴機能を備えたイオン源Info
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- JPH0589792A JPH0589792A JP27980591A JP27980591A JPH0589792A JP H0589792 A JPH0589792 A JP H0589792A JP 27980591 A JP27980591 A JP 27980591A JP 27980591 A JP27980591 A JP 27980591A JP H0589792 A JPH0589792 A JP H0589792A
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- ion source
- ion
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J27/00—Ion beam tubes
- H01J27/02—Ion sources; Ion guns
- H01J27/16—Ion sources; Ion guns using high-frequency excitation, e.g. microwave excitation
- H01J27/18—Ion sources; Ion guns using high-frequency excitation, e.g. microwave excitation with an applied axial magnetic field
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- Combustion & Propulsion (AREA)
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
- Particle Accelerators (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 中性原子から多量の高荷電イオンを生成する
ことを可能にする分極性探針を備えたＥＣＲイオン源を
提供することである。 【構成】 本発明に関わるイオン源は、ひとつの高周波
キャビティ（２）と、該キャビティの軸方向に磁場を生
成する為の手段（１４）と、このキャビティ内で多極放
射状磁場を生成する為の手段（１６）と、高周波電磁場
を生成するようにキャビティ内に通じているひとつの高
周波入口（４）と、ガスをキャビティ内に導入する為の
パイプ（６）と、キャビティの先端５でイオンを抽出す
る為の手段（１０）と、ガスのイオン化を促進する為に
電圧を分極化することが可能な探針（２０）と、探針に
電圧を供給する手段（８）と、からなる。
ことを可能にする分極性探針を備えたＥＣＲイオン源を
提供することである。 【構成】 本発明に関わるイオン源は、ひとつの高周波
キャビティ（２）と、該キャビティの軸方向に磁場を生
成する為の手段（１４）と、このキャビティ内で多極放
射状磁場を生成する為の手段（１６）と、高周波電磁場
を生成するようにキャビティ内に通じているひとつの高
周波入口（４）と、ガスをキャビティ内に導入する為の
パイプ（６）と、キャビティの先端５でイオンを抽出す
る為の手段（１０）と、ガスのイオン化を促進する為に
電圧を分極化することが可能な探針（２０）と、探針に
電圧を供給する手段（８）と、からなる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は分極性探針（polarizabl
e probe）と電気的サイクロトロン共鳴（electronic cy
clotronic resonance 略称ＥＣＲ）機能とを備え、高荷
電された陽イオン（highly charged positive ions）を
生成する為のイオン源に関する。
e probe）と電気的サイクロトロン共鳴（electronic cy
clotronic resonance 略称ＥＣＲ）機能とを備え、高荷
電された陽イオン（highly charged positive ions）を
生成する為のイオン源に関する。
【０００２】
【従来の技術】電気的サイクロトロン共鳴機能を備えた
イオン源は、抽出された陽イオンの運動エネルギーのさ
まざまな値に応じて多くの応用例、例えばイオン移植
（ionicimplantation）、マイクロエッチング（microet
ching）、そして特に粒子加速器（particle accelerato
rs）の装備に利用される。これらの応用例は科学、医学
の両分野において利用される。これらのイオンは高周波
キャビティ型密閉チャンバ（hyperfrequency cavity ty
pe closed chamber）内でガスをイオン化することによ
って得られる。ガスは一例として金属性気体で構成さ
れ、イオン化は電気的サイクロトロン共鳴によって大い
に加速された電子のプラズマを利用することによっても
たらされる。この共鳴は、第一にイオン化されるガスを
含んだチャンバ内に注入された高周波電磁場と、第二に
その振幅Ｂが次の電気的サイクロトロン共鳴条件を満足
するチャンバ内に存在する磁場と、を合成（joint）す
ることによって得られる。
イオン源は、抽出された陽イオンの運動エネルギーのさ
まざまな値に応じて多くの応用例、例えばイオン移植
（ionicimplantation）、マイクロエッチング（microet
ching）、そして特に粒子加速器（particle accelerato
rs）の装備に利用される。これらの応用例は科学、医学
の両分野において利用される。これらのイオンは高周波
キャビティ型密閉チャンバ（hyperfrequency cavity ty
pe closed chamber）内でガスをイオン化することによ
って得られる。ガスは一例として金属性気体で構成さ
れ、イオン化は電気的サイクロトロン共鳴によって大い
に加速された電子のプラズマを利用することによっても
たらされる。この共鳴は、第一にイオン化されるガスを
含んだチャンバ内に注入された高周波電磁場と、第二に
その振幅Ｂが次の電気的サイクロトロン共鳴条件を満足
するチャンバ内に存在する磁場と、を合成（joint）す
ることによって得られる。
【０００３】Ｂ＝ｆ・２πｍ／ｅ ただし、ｅ：電子の電荷、ｍ：電子の質量、ｆ：電磁場
の周波数。
の周波数。
【０００４】この型のイオン源において、生成されるイ
オン量は次のふたつのプロセスの競合・対立（rivalr
y）によって決まる。すなわち、第一のプロセスは、イ
オン化されるガスを構成している中性イオン（neutrali
on）に電気的に衝撃を与えることによってイオンを形成
するプロセス。第二のプロセスは、これらのイオンが中
性原子（neutral atom）と衝突する時に単一的再結合
（single recombination）もしくは複合的再結合（mult
iple recombination）を経てイオンが破壊されるプロセ
ス。この中性原子はいまだにイオン化されていないガス
から得られるか、イオンがチャンバ（chamber）の壁に
衝突することによってこの壁に生成される。
オン量は次のふたつのプロセスの競合・対立（rivalr
y）によって決まる。すなわち、第一のプロセスは、イ
オン化されるガスを構成している中性イオン（neutrali
on）に電気的に衝撃を与えることによってイオンを形成
するプロセス。第二のプロセスは、これらのイオンが中
性原子（neutral atom）と衝突する時に単一的再結合
（single recombination）もしくは複合的再結合（mult
iple recombination）を経てイオンが破壊されるプロセ
ス。この中性原子はいまだにイオン化されていないガス
から得られるか、イオンがチャンバ（chamber）の壁に
衝突することによってこの壁に生成される。
【０００５】この型のイオン源の欠点は、イオン化の為
に使用される電子と形成されるイオンとを、イオン源を
構成しているチャンバ内に閉じ込めることによって避け
られる。すなわち、閉じた”等磁性”ラップ（equimagn
etic lap）を定義する放射状かつ軸方向の磁場をチャン
バ内部に形成することによって克服される。このラップ
はチャンバの壁と接触しておらず、かつこのラップ上で
電気的サイクロトロン共鳴条件が満足される。このラッ
プはラグビーボールの形状をしている。この等磁性ラッ
プがチャンバの壁に近づくほど、中性原子の存在する量
が限定され、従って衝突するイオンと中性原子の量が限
定されるのでこのラップは効果的となる。このラップは
またイオンとガスをイオン化する過程で生成される電子
とをこのなかに閉じ込めることを可能にする。この閉じ
込めによって、生成される電子は充分な時間を有しなが
ら数回衝突して任意のイオンを完全にイオン化する。
に使用される電子と形成されるイオンとを、イオン源を
構成しているチャンバ内に閉じ込めることによって避け
られる。すなわち、閉じた”等磁性”ラップ（equimagn
etic lap）を定義する放射状かつ軸方向の磁場をチャン
バ内部に形成することによって克服される。このラップ
はチャンバの壁と接触しておらず、かつこのラップ上で
電気的サイクロトロン共鳴条件が満足される。このラッ
プはラグビーボールの形状をしている。この等磁性ラッ
プがチャンバの壁に近づくほど、中性原子の存在する量
が限定され、従って衝突するイオンと中性原子の量が限
定されるのでこのラップは効果的となる。このラップは
またイオンとガスをイオン化する過程で生成される電子
とをこのなかに閉じ込めることを可能にする。この閉じ
込めによって、生成される電子は充分な時間を有しなが
ら数回衝突して任意のイオンを完全にイオン化する。
【０００６】以上のイオン源の原理は本出願人の名前で
出願されたＦＲーＡー２４７５７９８、および次の論文
のなかで述べられている。
出願されたＦＲーＡー２４７５７９８、および次の論文
のなかで述べられている。
【０００７】”Minimafios−Magnetic sources and wal
ls” by Mrs Geller and Jacquot １９８２年１月、ＥＣＲ源およびこれに関連した主題に
関する第４回国際セミナーで発表（P.14.1〜14.14） ”Source of multicharged triplemafios heavy ions”
by Mrs BRIAND, MessrsCHAN-TUNG, GELLER and JACQUO
T １９９７年８月発行の応用物理レビュウに発表（p.1135
〜 1138） ”Electron cyclotron resonance multiply charged io
n sources” by Mr GELLER １９７６年４月、原子力科
学に関するＩＥＥＥ会報（Vol. NS 23 No 2）に発表
（P.904〜912） 図１は先行技術のイオン源の概略図である。
ls” by Mrs Geller and Jacquot １９８２年１月、ＥＣＲ源およびこれに関連した主題に
関する第４回国際セミナーで発表（P.14.1〜14.14） ”Source of multicharged triplemafios heavy ions”
by Mrs BRIAND, MessrsCHAN-TUNG, GELLER and JACQUO
T １９９７年８月発行の応用物理レビュウに発表（p.1135
〜 1138） ”Electron cyclotron resonance multiply charged io
n sources” by Mr GELLER １９７６年４月、原子力科
学に関するＩＥＥＥ会報（Vol. NS 23 No 2）に発表
（P.904〜912） 図１は先行技術のイオン源の概略図である。
【０００８】このイオン源はふたつの段階を含む。
【０００９】第一段階Ａの役割はイオン源のほぼＸ軸方
向に電子流を与えることである。この第一段階Ａはキャ
ビティ（空洞）２ａのふたつの先端に配置されたソレノ
イドコイル１４ａの回転対称性をもったキャビティ２ａ
からなる。対称性回転によって軸方向の磁場が生成さ
れ、この磁場はイオン源入口に配置された軟鉄遮蔽体
（soft iron shielding）１８ａによって増大される。
イオン化されるガスまたは気体はパイプ６を通ってキャ
ビティ２ａ内部に導入される。気体がイオン化される
時、気体は気体化し得るロッド（rod）を使ってキャビ
ティ内に導入可能である。電磁場は第一高周波インプッ
ト４ａによってキャビティ内部に生成される。
向に電子流を与えることである。この第一段階Ａはキャ
ビティ（空洞）２ａのふたつの先端に配置されたソレノ
イドコイル１４ａの回転対称性をもったキャビティ２ａ
からなる。対称性回転によって軸方向の磁場が生成さ
れ、この磁場はイオン源入口に配置された軟鉄遮蔽体
（soft iron shielding）１８ａによって増大される。
イオン化されるガスまたは気体はパイプ６を通ってキャ
ビティ２ａ内部に導入される。気体がイオン化される
時、気体は気体化し得るロッド（rod）を使ってキャビ
ティ内に導入可能である。電磁場は第一高周波インプッ
ト４ａによってキャビティ内部に生成される。
【００１０】第一段階Ａでガスは前期イオン化（preion
aized）され、その後第二段階Ｂに入る。段階Ｂは高次
多モード円柱状キャビティ２（high order multimode c
ylindrical cavity）によって構成される。このキャビ
ティ２は電磁場の波長の大きさに関して大きい。符号Ｘ
は対称軸を示す。この電磁場は第二高周波インプット４
を経て放射状（半径状）に導入される。
aized）され、その後第二段階Ｂに入る。段階Ｂは高次
多モード円柱状キャビティ２（high order multimode c
ylindrical cavity）によって構成される。このキャビ
ティ２は電磁場の波長の大きさに関して大きい。符号Ｘ
は対称軸を示す。この電磁場は第二高周波インプット４
を経て放射状（半径状）に導入される。
【００１１】キャビティ２はその先端５で抽出パイプに
よって真空ポンプ１０ｂと結合している。抽出パイプ内
部には電極１０ａが配置されている。電圧供給源９（図
示を略す）はこれらの電極に電位差を与える。
よって真空ポンプ１０ｂと結合している。抽出パイプ内
部には電極１０ａが配置されている。電圧供給源９（図
示を略す）はこれらの電極に電位差を与える。
【００１２】このポンプ・パイプ・電極ユニットはイオ
ンを抽出する為の手段１０を構成する。キャビティ２か
ら抽出されたイオンは磁場かつ／または電場を使ったな
んらかの公知の装置を利用してイオン化の程度に応じて
選択利用される。
ンを抽出する為の手段１０を構成する。キャビティ２か
ら抽出されたイオンは磁場かつ／または電場を使ったな
んらかの公知の装置を利用してイオン化の程度に応じて
選択利用される。
【００１３】コイル１４はキャビティのまわりに配置さ
れ、一般的にはヘクサポール型場（hexapolar type fie
ld）である放射状磁場を生成する一組の永久磁石１６と
共に、これらのコイルは軸方向の磁場を生成する。軸方
向の磁場と放射状の磁場はお互いに重ねられ、キャビテ
ィ内至るところに分布する。従って、キャビティ２内に
は少なくともひとつの等磁性面（equimagnetic surfac
e）を定義する合成磁場が形成される。
れ、一般的にはヘクサポール型場（hexapolar type fie
ld）である放射状磁場を生成する一組の永久磁石１６と
共に、これらのコイルは軸方向の磁場を生成する。軸方
向の磁場と放射状の磁場はお互いに重ねられ、キャビテ
ィ内至るところに分布する。従って、キャビティ２内に
は少なくともひとつの等磁性面（equimagnetic surfac
e）を定義する合成磁場が形成される。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】この型のイオン源が直
面する第一の問題は広いスペースが必要となることであ
る。さらに、このイオン源は製作することが困難である
という問題、そしてコストが高いという問題が存在す
る。
面する第一の問題は広いスペースが必要となることであ
る。さらに、このイオン源は製作することが困難である
という問題、そしてコストが高いという問題が存在す
る。
【００１５】さらには、これらのイオン源によって供給
されるイオン電流は概して弱すぎるものである、という
問題も存在する。
されるイオン電流は概して弱すぎるものである、という
問題も存在する。
【００１６】
【発明の目的】本発明の目的は、従来のイオン源を簡素
化し、上記の問題点を克服するサイクロトロン共鳴機能
を備えたイオン源を提供することである。
化し、上記の問題点を克服するサイクロトロン共鳴機能
を備えたイオン源を提供することである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成する為、次のものからなる。すなわち、対称軸を有す
る高周波キャビティ（空胴）と、高周波電磁波を前記キ
ャビティに注入する高周波入口と、ガスを前記キャビテ
ィに注入するパイプと、前記キャビティの軸方向に磁場
を生成する為の手段と、前記キャビティ内に多極放射状
磁場を生成し、前記軸方向の磁場と該放射状の磁場を重
ねることによってキャビティじゅうに分布する合成磁場
を形成し、キャビティ内で完全に閉じた少なくともひと
つの等磁性面を定義する為の手段と、前記キャビティの
先端でイオンを抽出する為の手段と、ガスのイオン化を
増大し抽出されたイオンの流れを増大する為に、前記抽
出手段の上流側（ガス注入口側）に前記等磁性面と接触
せずに配置された分極性探針と、前記探針に電圧を与え
る為の手段と、から本発明のイオン源は構成される。
成する為、次のものからなる。すなわち、対称軸を有す
る高周波キャビティ（空胴）と、高周波電磁波を前記キ
ャビティに注入する高周波入口と、ガスを前記キャビテ
ィに注入するパイプと、前記キャビティの軸方向に磁場
を生成する為の手段と、前記キャビティ内に多極放射状
磁場を生成し、前記軸方向の磁場と該放射状の磁場を重
ねることによってキャビティじゅうに分布する合成磁場
を形成し、キャビティ内で完全に閉じた少なくともひと
つの等磁性面を定義する為の手段と、前記キャビティの
先端でイオンを抽出する為の手段と、ガスのイオン化を
増大し抽出されたイオンの流れを増大する為に、前記抽
出手段の上流側（ガス注入口側）に前記等磁性面と接触
せずに配置された分極性探針と、前記探針に電圧を与え
る為の手段と、から本発明のイオン源は構成される。
【００１８】
【実施例】本発明の特徴および利点は添付の図面を参照
しつつ、非限定的な実施例についての以下の記述を一読
することによって容易に明きらかとなるであろう。
しつつ、非限定的な実施例についての以下の記述を一読
することによって容易に明きらかとなるであろう。
【００１９】図２は本発明のイオン源を示す。先行技術
のイオン源と同じように、このイオン源もＥＣＲ（電気
的サイクロトロン共鳴）キャビティ２を備えた段階Ｂか
らなり、この段階は図１のイオン源の第二段階Ｂとほぼ
同じである。一方、図１の第一段階Ａは消え、この段階
Ａは可変供給源８によって電圧が与えられる分極性探針
２０と置き替えられる。さらにこのイオン源はキャビテ
ィＨＦの入口にある軟鉄素子１８と、電極１０ａの下流
のキャビティＨＦの出口にあるもうひとつ別の軟鉄素子
１２とからなる。軟鉄素子１８の役割は図１のイオン源
の素子１８ａの役割と同じである。素子１２によって軸
方向の磁場が出口の電極１０ａの下流に向かって減じら
れる。
のイオン源と同じように、このイオン源もＥＣＲ（電気
的サイクロトロン共鳴）キャビティ２を備えた段階Ｂか
らなり、この段階は図１のイオン源の第二段階Ｂとほぼ
同じである。一方、図１の第一段階Ａは消え、この段階
Ａは可変供給源８によって電圧が与えられる分極性探針
２０と置き替えられる。さらにこのイオン源はキャビテ
ィＨＦの入口にある軟鉄素子１８と、電極１０ａの下流
のキャビティＨＦの出口にあるもうひとつ別の軟鉄素子
１２とからなる。軟鉄素子１８の役割は図１のイオン源
の素子１８ａの役割と同じである。素子１２によって軸
方向の磁場が出口の電極１０ａの下流に向かって減じら
れる。
【００２０】さらに、イオン量を増大する為に、ガス６
もしくは金属性気体（ガスという用語は金属性気体を含
むものと理解される）の供給が放射状にではなくキャビ
ティＨＦの軸Ｘに沿って行なわれる。これによって中性
原子のイオン化を増大することが可能となる。しかしな
がら、ガスを放射状に導入することも可能である。高周
波の導入は好ましくは探針の側でキャビティの軸に沿っ
てなされる。しかしながら、高周波を放射状に導入する
ことも可能である。
もしくは金属性気体（ガスという用語は金属性気体を含
むものと理解される）の供給が放射状にではなくキャビ
ティＨＦの軸Ｘに沿って行なわれる。これによって中性
原子のイオン化を増大することが可能となる。しかしな
がら、ガスを放射状に導入することも可能である。高周
波の導入は好ましくは探針の側でキャビティの軸に沿っ
てなされる。しかしながら、高周波を放射状に導入する
ことも可能である。
【００２１】探針２０には可変電圧源８（０〜２００
Ｖ）によって電圧が供給される。この電圧源と探針と
は、大地に関して数キロボルト以上（１０〜２０ｋＶ）
のキャビティの電位に関して探針２０は負の電圧を受け
るように構成されている。探針２０は電子放出金属から
なるロッド２０ａから構成される。この電子放出金属と
同一の金属からなるデスク２０ｂは該ロッドの端に固定
されている。電子の放出を増大する為に、デスクの直径
はロッド２０ａの直径よりも１０倍の大きさである。こ
の金属は好ましくはタンタル（tantalum）である。もち
ろん他の電子放出金属、特にタングステン、モリブデン
が使用されてよい。ロッドがデスクのそれとは異なる金
属からなる探針を使用することも可能である。
Ｖ）によって電圧が供給される。この電圧源と探針と
は、大地に関して数キロボルト以上（１０〜２０ｋＶ）
のキャビティの電位に関して探針２０は負の電圧を受け
るように構成されている。探針２０は電子放出金属から
なるロッド２０ａから構成される。この電子放出金属と
同一の金属からなるデスク２０ｂは該ロッドの端に固定
されている。電子の放出を増大する為に、デスクの直径
はロッド２０ａの直径よりも１０倍の大きさである。こ
の金属は好ましくはタンタル（tantalum）である。もち
ろん他の電子放出金属、特にタングステン、モリブデン
が使用されてよい。ロッドがデスクのそれとは異なる金
属からなる探針を使用することも可能である。
【００２２】本実施例においては、探針２０はキャビテ
ィ２の先端３に配置され、この先端はイオン抽出手段１
０の先端と反対側にある。さらに、探針は高周波入口４
とガス進入パイプ６に平行なキャビティ２の軸Ｘに沿っ
て置かれている。探針はこの位置にシール２２で固定さ
れている。すなわちロッド２０ａ、ガス進入パイプ６お
よび高周波入口４のそれぞれの開口部を備えた電気的絶
縁体２２で固定されている。
ィ２の先端３に配置され、この先端はイオン抽出手段１
０の先端と反対側にある。さらに、探針は高周波入口４
とガス進入パイプ６に平行なキャビティ２の軸Ｘに沿っ
て置かれている。探針はこの位置にシール２２で固定さ
れている。すなわちロッド２０ａ、ガス進入パイプ６お
よび高周波入口４のそれぞれの開口部を備えた電気的絶
縁体２２で固定されている。
【００２３】図３は本発明のイオン源の一部分、特に高
周波キャビティ２の内部を示す概略図である。合成磁場
によって生成されるラグビーボール型をした等磁性面
（equimagnetic surface）Ｓがキャビティ内部でキャビ
ティ面になんら接触しない状態で示されている。イオン
が一電子もしくは数電子と結合することをできるだけ避
ける為にキャビティ２の先端３に配置された探針はこの
等磁性面Ｓと接触していない。
周波キャビティ２の内部を示す概略図である。合成磁場
によって生成されるラグビーボール型をした等磁性面
（equimagnetic surface）Ｓがキャビティ内部でキャビ
ティ面になんら接触しない状態で示されている。イオン
が一電子もしくは数電子と結合することをできるだけ避
ける為にキャビティ２の先端３に配置された探針はこの
等磁性面Ｓと接触していない。
【００２４】図４〜図６の曲線はキャビティＨＦに加え
られる周波数が１８ＧＨｚ、電圧が１５ｋＶの場合であ
る。
られる周波数が１８ＧＨｚ、電圧が１５ｋＶの場合であ
る。
【００２５】図４はクリプトンのイオン化スペクトル
（ionizationspectrums）、すなわち、クリプトンイオ
ンの荷電状態（charge state）Ｑに対するクリプトンの
イオン電流Ｉｉ（マイクロアンペア）の変化をあらわ
す。第一スペクトルａは非分極性探針に対して、つまり
ゼロ探針電圧に対して獲得される。第二スペクトルｂは
１８０ボルトの負電圧によって分極化される探針に対し
て獲得される。イオン電流は分極性電圧とともに増加す
ることが観察される。その電流の最高値は、探針の電圧
が０からー１８０ボルトへ動く時、少なくとも２の因数
により乗算される。
（ionizationspectrums）、すなわち、クリプトンイオ
ンの荷電状態（charge state）Ｑに対するクリプトンの
イオン電流Ｉｉ（マイクロアンペア）の変化をあらわ
す。第一スペクトルａは非分極性探針に対して、つまり
ゼロ探針電圧に対して獲得される。第二スペクトルｂは
１８０ボルトの負電圧によって分極化される探針に対し
て獲得される。イオン電流は分極性電圧とともに増加す
ることが観察される。その電流の最高値は、探針の電圧
が０からー１８０ボルトへ動く時、少なくとも２の因数
により乗算される。
【００２６】探針を分極化した結果、クリプトンイオン
の電荷が増加し、この電荷は正のイオン価１４から電流
の最高値として正のイオン価１７へと動く。
の電荷が増加し、この電荷は正のイオン価１４から電流
の最高値として正のイオン価１７へと動く。
【００２７】一方、本発明者が達成した効果は、ＨＦキ
ャビティに関して正電圧が供給される探針がイオン電流
を減じ、弱い荷電状態を増大させることである。
ャビティに関して正電圧が供給される探針がイオン電流
を減じ、弱い荷電状態を増大させることである。
【００２８】図５の曲線は探針の電位Ｕ（ボルト）と、
正のイオン価１７のアルゴンイオン量、すなわち秒当り
のパルス数Ｎと、の関係を示す。
正のイオン価１７のアルゴンイオン量、すなわち秒当り
のパルス数Ｎと、の関係を示す。
【００２９】図５の曲線は固体ターゲットによって遮断
されるイオンＡｒ17+のビームによって発せられるライ
ンＫαの強度を増大することによって描かれたものであ
る。イオンビームは大地に関して１５ｋＶの電位をキャ
ビティに加えることによってイオン源から引き出され、
磁石により軸Ｘに関して偏向され分析できるようにな
る。その偏向角度は選択されるＭ／Ｑの荷電状態に関連
している（ここでＭはイオンの基底準位groundであり、
Ｑはイオンの電荷である）。本図の場合、偏向角度はＱ
＝１７で１０４度である。ラインＫα（２、９５７Ｋｅ
Ｖ）は超純度ゲルマニウム検知器で観測され、この検知
器はカプトン窓＞を通して立体角４．１０ー5立体弧度法
角度（solid 4.10 steradian angle）でターゲットを見
る。
されるイオンＡｒ17+のビームによって発せられるライ
ンＫαの強度を増大することによって描かれたものであ
る。イオンビームは大地に関して１５ｋＶの電位をキャ
ビティに加えることによってイオン源から引き出され、
磁石により軸Ｘに関して偏向され分析できるようにな
る。その偏向角度は選択されるＭ／Ｑの荷電状態に関連
している（ここでＭはイオンの基底準位groundであり、
Ｑはイオンの電荷である）。本図の場合、偏向角度はＱ
＝１７で１０４度である。ラインＫα（２、９５７Ｋｅ
Ｖ）は超純度ゲルマニウム検知器で観測され、この検知
器はカプトン窓＞を通して立体角４．１０ー5立体弧度法
角度（solid 4.10 steradian angle）でターゲットを見
る。
【００３０】この測定技術では直接的にイオン電流Ａｒ
17+の強度を測定できないが、これによってその進展（r
evolution）を明確にたどることが可能となる。ライン
の強度はターゲットに当たるイオン電流Ａｒ17+に比例
する。Ｘ線のエネルギーはこのイオンに特有なもので、
従ってイオン価６の窒素イオンのように隣接度（adjace
nt）Ｑ／Ｍを有した荷電状態にすれば混乱は避けられ
る。
17+の強度を測定できないが、これによってその進展（r
evolution）を明確にたどることが可能となる。ライン
の強度はターゲットに当たるイオン電流Ａｒ17+に比例
する。Ｘ線のエネルギーはこのイオンに特有なもので、
従ってイオン価６の窒素イオンのように隣接度（adjace
nt）Ｑ／Ｍを有した荷電状態にすれば混乱は避けられ
る。
【００３１】この曲線上ではイオンの数量Ｎは探針の電
位に大いに依存していることが観測されよう。イオンＡ
ｒ17+の増大係数はー５ボルトからー１５０ボルトに渡
る探針の電位に関して約１００である。
位に大いに依存していることが観測されよう。イオンＡ
ｒ17+の増大係数はー５ボルトからー１５０ボルトに渡
る探針の電位に関して約１００である。
【００３２】図６の曲線は探針の電位Ｕ（ボルト）と、
探針の電流Ｉｓ（ミリアンペア）との関係を示してい
る。Ｕが約０の時、タンタル探針の電流は３ミリアンペ
ア以上の絶対値を持った負である。この電流は電子放射
性捕獲（electron capture）に対応する。高い電圧、つ
まり絶対値で約１００ボルトの時、探針の電流は正であ
る。つまりこれは探針による電子放出か、もしくはタン
タルイオン電流による電子放出か、もしくは電子と集合
タンタルイオン電流の放出かに関係している。
探針の電流Ｉｓ（ミリアンペア）との関係を示してい
る。Ｕが約０の時、タンタル探針の電流は３ミリアンペ
ア以上の絶対値を持った負である。この電流は電子放射
性捕獲（electron capture）に対応する。高い電圧、つ
まり絶対値で約１００ボルトの時、探針の電流は正であ
る。つまりこれは探針による電子放出か、もしくはタン
タルイオン電流による電子放出か、もしくは電子と集合
タンタルイオン電流の放出かに関係している。
【００３３】
【発明の効果】本発明のイオン源は公知の２段階を備え
たイオン源よりも製作し易く、本発明のイオン源によっ
て２段階イオン源と少なくとも同じ性能を獲得すること
ができる。
たイオン源よりも製作し易く、本発明のイオン源によっ
て２段階イオン源と少なくとも同じ性能を獲得すること
ができる。
【図１】上述した先行技術のＥＣＲイオン源の概略図で
ある。
ある。
【図２】本発明のイオン源の概略図である。
【図３】図２のイオン源のキャビティの概略図である。
【図４】クリプトンイオンの荷電とイオン電流Ｉｉ（マ
イクロアンペア）との関係を示す曲線である。
イクロアンペア）との関係を示す曲線である。
【図５】探針の電位Ｕ（ボルト）とアルゴンイオン17+
の秒あたりのパルスの近似値Ｎ（approximate number
N）との関係を示す曲線である。
の秒あたりのパルスの近似値Ｎ（approximate number
N）との関係を示す曲線である。
【図６】探針の電位Ｕ（ボルト）と探針の電流Ｉｓ（ミ
リアンペア）との関係を示す曲線である。
リアンペア）との関係を示す曲線である。
２ 高周波キャビティ ３ キャビティ先端 ４ 高周波入口 ５ キャビティ先端 ６ ガス導入パイプ ８ 探針に電圧を供給する手段 １０ イオン抽出手段 １０ ａ電極 １２ 軟鉄素子 １４ コイル １６ 永久磁石 １８ 軟鉄素子 ２０ 探針 ２０ａ ロッド ２０ｂ デスク
Claims (8)
- 【請求項１】 対称軸を有する高周波キャビティ（空
胴）と、 高周波電磁波を前記キャビティに注入する高周波入口
と、 ガスを前記キャビティに注入するパイプと、 前記キャビティの軸方向に磁場を生成する為の手段と、 前記キャビティ内に多極放射状磁場を生成し、前記軸方
向の磁場と該放射状の磁場を重ねることによってキャビ
ティじゅうに分布する合成磁場を形成し、キャビティ内
で完全に閉じた少なくともひとつの等磁性面を定義する
為の手段と、 前記キャビティの先端でイオンを抽出する為の手段と、 ガスのイオン化を増大し抽出されたイオンの流れを増大
する為に、前記抽出手段の上流側（ガス注入口側）に前
記等磁性面と接触せずに配置された分極性探針と、 前記探針に電圧を与える為の手段と、を設けたことを特
徴とするサイクロトロン共鳴機能を備えたイオン源。 - 【請求項２】 前記電圧供給手段はイオン電流の増大を
確保するキャビティの電位に関して負の電圧を前記探針
に提供することが可能な可変電圧源からなることを特徴
とする請求項１のサイクロトロン共鳴機能を備えたイオ
ン源。 - 【請求項３】 前記負の電圧はイオン荷電を増大するよ
うに少なくとも約１００ボルトの絶対値を有することを
特徴とする請求項２のサイクロトロン共鳴機能を備えた
イオン源。 - 【請求項４】 前記探針は前記キャビティの軸に沿っ
て、かつキャビティの先端のひとつに配置されているこ
とを特徴とする請求項１のサイクロトロン共鳴機能を備
えたイオン源。 - 【請求項５】 前記探針は電子放出金属からなることを
特徴とする請求項１のサイクロトロン共鳴機能を備えた
イオン源。 - 【請求項６】 前記探針は電子放出金属のロッドと、該
金属と同じ金属から形成され該ロッドの先端のひとつに
固定されたデスクからなることを特徴とする請求項１の
サイクロトロン共鳴機能を備えたイオン源。 - 【請求項７】 前記ガスの導入は前記探針に平行なキャ
ビティの軸に沿ってなされることを特徴とする請求項１
のサイクロトロン共鳴機能を備えたイオン源。 - 【請求項８】 正のイオン価１７のアルゴンイオン電流
を得る為の請求項１のサイクロトロン共鳴機能を備えた
イオン源。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9013232 | 1990-10-25 | ||
| FR9013232A FR2668642B1 (fr) | 1990-10-25 | 1990-10-25 | Source d'ions fortement charges a sonde polarisable et a resonance cyclotronique electronique. |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0589792A true JPH0589792A (ja) | 1993-04-09 |
Family
ID=9401556
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27980591A Pending JPH0589792A (ja) | 1990-10-25 | 1991-10-25 | サイクロトロン共鳴機能を備えたイオン源 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0483004B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0589792A (ja) |
| DE (1) | DE69130913T2 (ja) |
| FR (1) | FR2668642B1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011526724A (ja) * | 2008-07-02 | 2011-10-13 | コミッサリア ア レネルジ アトミック エ オ エネルジ アルテルナティヴ | 電子サイクロトロン共鳴イオン・ゼネレータ |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4419970A1 (de) * | 1994-06-08 | 1995-12-21 | Juergen Prof Dr Andrae | Vorrichtung zur Erzeugung von Strahlen hochgeladener Ionen |
| FR2757310B1 (fr) * | 1996-12-18 | 2006-06-02 | Commissariat Energie Atomique | Systeme magnetique, en particulier pour les sources ecr, permettant la creation de surfaces fermees d'equimodule b de forme et de dimensions quelconques |
| FR2757881B1 (fr) * | 1996-12-31 | 1999-04-09 | Univ Paris Curie | Procede de traitement d'une surface d'un semi-conducteur, dispositif correspondant et semi-conducteur associe |
| RU2538764C2 (ru) * | 2013-01-09 | 2015-01-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Государственный научный центр Российской Федерации-Институт Теоретической и Экспериментальной Физики" | Лазерно-плазменный генератор ионов с большим зарядом |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2475798A1 (fr) * | 1980-02-13 | 1981-08-14 | Commissariat Energie Atomique | Procede et dispositif de production d'ions lourds fortement charges et une application mettant en oeuvre le procede |
| FR2580427B1 (fr) * | 1985-04-11 | 1987-05-15 | Commissariat Energie Atomique | Source d'ions negatifs a resonance cyclotronique des electrons |
-
1990
- 1990-10-25 FR FR9013232A patent/FR2668642B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
1991
- 1991-10-23 DE DE1991630913 patent/DE69130913T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1991-10-23 EP EP19910402829 patent/EP0483004B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 1991-10-25 JP JP27980591A patent/JPH0589792A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011526724A (ja) * | 2008-07-02 | 2011-10-13 | コミッサリア ア レネルジ アトミック エ オ エネルジ アルテルナティヴ | 電子サイクロトロン共鳴イオン・ゼネレータ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE69130913T2 (de) | 1999-09-09 |
| EP0483004B1 (fr) | 1999-02-24 |
| FR2668642B1 (fr) | 1993-11-05 |
| FR2668642A1 (fr) | 1992-04-30 |
| EP0483004A1 (fr) | 1992-04-29 |
| DE69130913D1 (de) | 1999-04-01 |
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