JPH06187934A - 電子サイクロトロン共振イオン源 - Google Patents
電子サイクロトロン共振イオン源Info
- Publication number
- JPH06187934A JPH06187934A JP4249243A JP24924392A JPH06187934A JP H06187934 A JPH06187934 A JP H06187934A JP 4249243 A JP4249243 A JP 4249243A JP 24924392 A JP24924392 A JP 24924392A JP H06187934 A JPH06187934 A JP H06187934A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cyclotron resonance
- electron cyclotron
- plasma chamber
- ion source
- ions
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 大きなイオン電流を取り出せるようにする。
【構成】 周波数の異なるマイクロ波８Ａ，８Ｂをそれ
ぞれプラズマチャンバ１内へ導入し、それら高周波８
Ａ，８Ｂに応じた２つの電子サイクロトロン共振領域４
Ａ，４Ｂをプラズマチャンバ１内に形成し、全体として
の電子サイクロトロン共振領域を拡大する。 【効果】 全体として電子サイクロトロン共振領域を広
くすることが出来るため、イオンをより高濃度化でき
る。このため、イオン電流を大きく出来る。
ぞれプラズマチャンバ１内へ導入し、それら高周波８
Ａ，８Ｂに応じた２つの電子サイクロトロン共振領域４
Ａ，４Ｂをプラズマチャンバ１内に形成し、全体として
の電子サイクロトロン共振領域を拡大する。 【効果】 全体として電子サイクロトロン共振領域を広
くすることが出来るため、イオンをより高濃度化でき
る。このため、イオン電流を大きく出来る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、電子サイクロトロン
共振イオン源に関し、さらに詳しくは、電子サイクロト
ロン共振領域でイオンを生成し外部へ導出する電子サイ
クロトロン共振イオン源に関する。
共振イオン源に関し、さらに詳しくは、電子サイクロト
ロン共振領域でイオンを生成し外部へ導出する電子サイ
クロトロン共振イオン源に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の電子サイクロトロン共振イオン源
としては、例えば、理化学研究所報告（第６４巻 第４
号 第１４３頁 １９８８年１２月発行）に掲載された
「ＥＣＲ（＝電子サイクロトロン共振）多価イオン源」
が挙げられる。図３は、その断面図である。このＥＣＲ
多価イオン源Ｂでは、永久磁石２とソレノイドコイル３
とによる合成磁場およびマイクロ波により、プラズマチ
ャンバ１内に、電子サイクロトロン共振領域４が形成さ
れる。
としては、例えば、理化学研究所報告（第６４巻 第４
号 第１４３頁 １９８８年１２月発行）に掲載された
「ＥＣＲ（＝電子サイクロトロン共振）多価イオン源」
が挙げられる。図３は、その断面図である。このＥＣＲ
多価イオン源Ｂでは、永久磁石２とソレノイドコイル３
とによる合成磁場およびマイクロ波により、プラズマチ
ャンバ１内に、電子サイクロトロン共振領域４が形成さ
れる。
【０００３】プラズマチャンバ１の一端（図中、左端）
１ａ側には、生成されたイオンを、外部へ導出するため
の引出電極５が配設されている。プラズマチャンバ１の
他端（図中、右端）１ｂ側には、延長筒体６を介して、
プラズマチャンバ１内を高真空下に保つための真空ポン
プ７およびプラズマチャンバ１内へマイクロ波８を導入
するためのマイクロ波導入管９が配設されている。ま
た、前記延長筒体６内には、プラズマチャンバ１内へガ
ス１０を導入するためのガス導入管１１が配設されてい
る。
１ａ側には、生成されたイオンを、外部へ導出するため
の引出電極５が配設されている。プラズマチャンバ１の
他端（図中、右端）１ｂ側には、延長筒体６を介して、
プラズマチャンバ１内を高真空下に保つための真空ポン
プ７およびプラズマチャンバ１内へマイクロ波８を導入
するためのマイクロ波導入管９が配設されている。ま
た、前記延長筒体６内には、プラズマチャンバ１内へガ
ス１０を導入するためのガス導入管１１が配設されてい
る。
【０００４】真空ポンプ７にてプラズマチャンバ１内を
例えば１０-6Torrの真空状態とした後、ソレノイドコイ
ル３を励磁し、マイクロ波８をプラズマチャンバ４内へ
導入し、電子サイクロトロン共振領域４をプラズマチャ
ンバ１内に形成する。
例えば１０-6Torrの真空状態とした後、ソレノイドコイ
ル３を励磁し、マイクロ波８をプラズマチャンバ４内へ
導入し、電子サイクロトロン共振領域４をプラズマチャ
ンバ１内に形成する。
【０００５】電子サイクロトロン共振領域４にガス１０
を供給すると、サイクロトロン共振により加速された電
子がガス分子に衝突し、ガス分子をイオン化する。電子
は、イオンにも衝突し、多価イオン化する。こうして、
電子サイクロトロン共振により多価イオンが次第に高濃
度になる。高濃度になった多価イオンの一部は、引出電
極５側に拡散し、引出電極５の電界により引き出され、
外部へ導出される。
を供給すると、サイクロトロン共振により加速された電
子がガス分子に衝突し、ガス分子をイオン化する。電子
は、イオンにも衝突し、多価イオン化する。こうして、
電子サイクロトロン共振により多価イオンが次第に高濃
度になる。高濃度になった多価イオンの一部は、引出電
極５側に拡散し、引出電極５の電界により引き出され、
外部へ導出される。
【０００６】
【発明が解決しょうとする課題】上記従来のＥＣＲ多価
イオン源Ｂにおいて、イオン電流を大きくするために
は、多価イオンを高濃度化すればよいが、効率的な電子
加速が行なえる電子サイクロトロン共振領域４が限られ
ているため、高濃度化に限界があり、イオン電流を大き
くできない問題点があった。そこで、この発明の目的
は、多価イオンを高濃度化可能とすることによりイオン
電流を大きく出来るようにした電子サイクロトロン共振
イオン源を提供することにある。
イオン源Ｂにおいて、イオン電流を大きくするために
は、多価イオンを高濃度化すればよいが、効率的な電子
加速が行なえる電子サイクロトロン共振領域４が限られ
ているため、高濃度化に限界があり、イオン電流を大き
くできない問題点があった。そこで、この発明の目的
は、多価イオンを高濃度化可能とすることによりイオン
電流を大きく出来るようにした電子サイクロトロン共振
イオン源を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明の電子サイクロ
トロン共振イオン源は、永久磁石とソレノイドコイルと
による合成磁場および高周波によりプラズマチャンバ内
に電子サイクロトロン共振領域を形成し、その電子サイ
クロトロン共振領域でイオンを生成し、その生成したイ
オンを外部へ導出する電子サイクロトロン共振イオン源
において、プラズマチャンバ内へ周波数の異なる複数の
高周波を供給するためのマルチ周波数高周波供給手段を
具備し、周波数の異なる複数の高周波に応じた複数の電
子サイクロトロン共振領域をプラズマチャンバ内に形成
することを構成上の特徴とするものである。
トロン共振イオン源は、永久磁石とソレノイドコイルと
による合成磁場および高周波によりプラズマチャンバ内
に電子サイクロトロン共振領域を形成し、その電子サイ
クロトロン共振領域でイオンを生成し、その生成したイ
オンを外部へ導出する電子サイクロトロン共振イオン源
において、プラズマチャンバ内へ周波数の異なる複数の
高周波を供給するためのマルチ周波数高周波供給手段を
具備し、周波数の異なる複数の高周波に応じた複数の電
子サイクロトロン共振領域をプラズマチャンバ内に形成
することを構成上の特徴とするものである。
【０００８】
【作用】電子サイクロトロン共振領域は、永久磁石とソ
レノイドコイルとによる合成磁場および高周波が電子サ
イクロトロン共振条件を満たす空間であるが、前記合成
磁場はプラズマチャンバ内の全域で均一ではないため、
１つの周波数の高周波に対して電子サイクロトロン共振
領域は、プラズマチャンバ内の一部の空間に限られてし
まう。すなわち、従来の電子サイクロトロン共振イオン
源では、１つの周波数の高周波のみを供給していたた
め、電子サイクロトロン共振領域が限られていた。
レノイドコイルとによる合成磁場および高周波が電子サ
イクロトロン共振条件を満たす空間であるが、前記合成
磁場はプラズマチャンバ内の全域で均一ではないため、
１つの周波数の高周波に対して電子サイクロトロン共振
領域は、プラズマチャンバ内の一部の空間に限られてし
まう。すなわち、従来の電子サイクロトロン共振イオン
源では、１つの周波数の高周波のみを供給していたた
め、電子サイクロトロン共振領域が限られていた。
【０００９】ところが、この発明の電子サイクロトロン
共振イオン源では、マルチ周波数高周波供給手段によ
り、周波数の異なる複数の高周波を供給するため、各周
波数の高周波に応じた複数の電子サイクロトロン共振領
域が、プラズマチャンバ内の異なる空間にそれぞれ形成
される。このため、全体として見れば、電子サイクロト
ロン共振領域が広くなり、電子加速が効率的に行なえ、
それだけ多価イオンを高濃度化することが可能となり、
イオン電流を大きく出来るようになる。
共振イオン源では、マルチ周波数高周波供給手段によ
り、周波数の異なる複数の高周波を供給するため、各周
波数の高周波に応じた複数の電子サイクロトロン共振領
域が、プラズマチャンバ内の異なる空間にそれぞれ形成
される。このため、全体として見れば、電子サイクロト
ロン共振領域が広くなり、電子加速が効率的に行なえ、
それだけ多価イオンを高濃度化することが可能となり、
イオン電流を大きく出来るようになる。
【００１０】
【実施例】以下、図に示す実施例に基づいてこの発明を
さらに詳細に説明する。なお、これによりこの発明が限
定されるものではない。図１は、この発明の電子サイク
ロトロン共振イオン源の一実施例の断面図である。な
お、従来例と同様の構成要素には、同じ参照番号を付し
ている。この電子サイクロトロン共振イオン源Ａでは、
その中央部に、円筒状のプラズマチャンバ１を備えてい
る。
さらに詳細に説明する。なお、これによりこの発明が限
定されるものではない。図１は、この発明の電子サイク
ロトロン共振イオン源の一実施例の断面図である。な
お、従来例と同様の構成要素には、同じ参照番号を付し
ている。この電子サイクロトロン共振イオン源Ａでは、
その中央部に、円筒状のプラズマチャンバ１を備えてい
る。
【００１１】永久磁石２は、プラズマチャンバ１の径方
向（図中、上下方向）に磁場を形成する。ソレノイドコ
イル３は、ソレノイドコイル用電源３Ａから供給される
コイル電流によって励磁され、プラズマチャンバ１の軸
線方向（図中、左右方向）に磁場を形成する。
向（図中、上下方向）に磁場を形成する。ソレノイドコ
イル３は、ソレノイドコイル用電源３Ａから供給される
コイル電流によって励磁され、プラズマチャンバ１の軸
線方向（図中、左右方向）に磁場を形成する。
【００１２】図２の（ａ）に示すように、永久磁石２と
ソレノイドコイル３とによる合成磁場の磁束密度は、プ
ラズマチャンバ１における位置により異なる。磁束密度
が高周波の周波数ｆによって決まる値Ｂ(ｆ)に一致する
空間が、電子サイクロトロン共振領域となる。この電子
サイクロトロン共振イオン源Ａでは、後述するように、
２つの周波数ｆａ，ｆｂのマイクロ波を供給するため、
磁束密度がＢ(ｆａ)とＢ(ｆｂ)の２箇所の空間にそれぞ
れ電子サイクロトロン共振領域４Ａ，４Ｂが形成され
る。
ソレノイドコイル３とによる合成磁場の磁束密度は、プ
ラズマチャンバ１における位置により異なる。磁束密度
が高周波の周波数ｆによって決まる値Ｂ(ｆ)に一致する
空間が、電子サイクロトロン共振領域となる。この電子
サイクロトロン共振イオン源Ａでは、後述するように、
２つの周波数ｆａ，ｆｂのマイクロ波を供給するため、
磁束密度がＢ(ｆａ)とＢ(ｆｂ)の２箇所の空間にそれぞ
れ電子サイクロトロン共振領域４Ａ，４Ｂが形成され
る。
【００１３】図１に戻り、プラズマチャンバ１の一端
（図中、左端）１ａ側には、前記電子サイクロトロン共
振領域４Ａ，４Ｂで生成されたイオンを、導出管２４へ
導出するための引出電極５が配設されている。前記引出
電極５は保持筒体２１に保持されており、その保持筒体
２１は絶縁体２２を介して前記プラズマチャンバ１の一
端１ａと接続している。
（図中、左端）１ａ側には、前記電子サイクロトロン共
振領域４Ａ，４Ｂで生成されたイオンを、導出管２４へ
導出するための引出電極５が配設されている。前記引出
電極５は保持筒体２１に保持されており、その保持筒体
２１は絶縁体２２を介して前記プラズマチャンバ１の一
端１ａと接続している。
【００１４】プラズマチャンバ１の他端（図中、右端）
１ｂ側には、延長筒体６を介して、プラズマチャンバ１
内を高真空に保つための真空ポンプ７および図示せぬマ
イクロ波源で発生した周波数ｆａ（例えば、１４.５Ｇ
Ｈz）のマイクロ波８Ａをプラズマチャンバ１内へ導入
するためのマイクロ波導入管９Ａが配設されている。ま
た、前記延長筒体６内には、プラズマチャンバ１内へガ
ス１０を導入するためのガス導入管１１が配設されてい
る。
１ｂ側には、延長筒体６を介して、プラズマチャンバ１
内を高真空に保つための真空ポンプ７および図示せぬマ
イクロ波源で発生した周波数ｆａ（例えば、１４.５Ｇ
Ｈz）のマイクロ波８Ａをプラズマチャンバ１内へ導入
するためのマイクロ波導入管９Ａが配設されている。ま
た、前記延長筒体６内には、プラズマチャンバ１内へガ
ス１０を導入するためのガス導入管１１が配設されてい
る。
【００１５】前記引出電極５を保持する保持筒体２１と
真空ポンプ７との間には、引出電極用高圧電源２５が接
続されており、プラズマチャンバ１の一端１ａと引出電
極５との間に高電圧の引出電圧が加わるようになってい
る。
真空ポンプ７との間には、引出電極用高圧電源２５が接
続されており、プラズマチャンバ１の一端１ａと引出電
極５との間に高電圧の引出電圧が加わるようになってい
る。
【００１６】プラズマチャンバ１の中央部には、マイク
ロ波源２０Ｂで発生する周波数ｆｂ（例えば、１０.０
ＧＨz）のマイクロ波８Ｂをプラズマチャンバ１内へ導
入するためのマイクロ波導波管９Ｂが配設されている。
ロ波源２０Ｂで発生する周波数ｆｂ（例えば、１０.０
ＧＨz）のマイクロ波８Ｂをプラズマチャンバ１内へ導
入するためのマイクロ波導波管９Ｂが配設されている。
【００１７】次に、動作について説明する。真空ポンプ
７にてプラズマチャンバ１内を例えば１０-6Torrの真空
状態とした後、ソレノイドコイル用電源３Ａからコイル
電流を供給してソレノイドコイル３を励磁する。そし
て、プラズマチャンバ１内へマイクロ波８Ａ，８Ｂを導
入する。すると、マイクロ波８Ａに対して電子サイクロ
トロン共振領域４Ａが形成される。また、マイクロ波８
Ｂに対して電子サイクロトロン共振領域４Ｂが形成され
る。
７にてプラズマチャンバ１内を例えば１０-6Torrの真空
状態とした後、ソレノイドコイル用電源３Ａからコイル
電流を供給してソレノイドコイル３を励磁する。そし
て、プラズマチャンバ１内へマイクロ波８Ａ，８Ｂを導
入する。すると、マイクロ波８Ａに対して電子サイクロ
トロン共振領域４Ａが形成される。また、マイクロ波８
Ｂに対して電子サイクロトロン共振領域４Ｂが形成され
る。
【００１８】ガス１０を供給すると、電子サイクロトロ
ン共振領域４Ａ，４Ｂのそれぞれでは、サイクロトロン
共振により加速された電子が、ガス分子に衝突して、ガ
ス分子をイオン化する。また、電子は、イオンにも衝突
し、多価イオン化する。こうして、電子サイクロトロン
共振領域４Ａ，４Ｂで加速された電子との衝突により多
価イオンが次第に高濃度になる。高濃度になった多価イ
オンの一部は、引出電極５側に拡散し、引出電極５の電
界により引き出され、導出管２４へ導出される。
ン共振領域４Ａ，４Ｂのそれぞれでは、サイクロトロン
共振により加速された電子が、ガス分子に衝突して、ガ
ス分子をイオン化する。また、電子は、イオンにも衝突
し、多価イオン化する。こうして、電子サイクロトロン
共振領域４Ａ，４Ｂで加速された電子との衝突により多
価イオンが次第に高濃度になる。高濃度になった多価イ
オンの一部は、引出電極５側に拡散し、引出電極５の電
界により引き出され、導出管２４へ導出される。
【００１９】ここで、この電子サイクロトロン共振イオ
ン源Ａでは、周波数ｆａ，ｆｂの高周波８Ａ，８Ｂに対
応して２箇所の電子サイクロトロン共振領域４Ａ，４Ｂ
が形成されているため、全体として電子サイクロトロン
共振領域が大きくなり、多価イオンをより高濃度にする
ことが可能である。そして、これにより、大きなイオン
電流を取り出せるようになる。
ン源Ａでは、周波数ｆａ，ｆｂの高周波８Ａ，８Ｂに対
応して２箇所の電子サイクロトロン共振領域４Ａ，４Ｂ
が形成されているため、全体として電子サイクロトロン
共振領域が大きくなり、多価イオンをより高濃度にする
ことが可能である。そして、これにより、大きなイオン
電流を取り出せるようになる。
【００２０】
【発明の効果】この発明の電子サイクロトロン共振イオ
ン源によれば、複数の電子サイクロトロン共振領域を形
成して全体としての電子サイクロトロン共振領域を広く
することが出来るようになるため、イオンをより高濃度
にすることが可能となる。このため、イオン電流を大き
くすることが出来る。
ン源によれば、複数の電子サイクロトロン共振領域を形
成して全体としての電子サイクロトロン共振領域を広く
することが出来るようになるため、イオンをより高濃度
にすることが可能となる。このため、イオン電流を大き
くすることが出来る。
【図１】この発明の電子サイクロトロン共振イオン源の
一実施例の断面図である。
一実施例の断面図である。
【図２】図１の装置に係る合成磁場の磁束密度と電子サ
イクロトロン共振領域とについての説明図である。
イクロトロン共振領域とについての説明図である。
【図３】従来の電子サイクロトロン共振イオン源の一例
の断面図である。
の断面図である。
Ａ 電子サイクロトロン共振イオン源 １ プラズマチャンバ ２ 永久磁石 ３ ソレノイドコイル ４Ａ，４Ｂ 電子サイクロトロン共振領域 ５ 引出電極 ８Ａ，８Ｂ マイクロ波 ９Ａ，９Ｂ 導波管 １０ ガス ２０Ｂ マイクロ波源
Claims (1)
- 【請求項１】 永久磁石とソレノイドコイルとによる合
成磁場および高周波によりプラズマチャンバ内に電子サ
イクロトロン共振領域を形成し、その電子サイクロトロ
ン共振領域でイオンを生成し、その生成したイオンを外
部へ導出する電子サイクロトロン共振イオン源におい
て、 プラズマチャンバ内へ周波数の異なる複数の高周波を供
給するためのマルチ周波数高周波供給手段を具備し、周
波数の異なる複数の高周波に応じた複数の電子サイクロ
トロン共振領域をプラズマチャンバ内に形成することを
特徴とする電子サイクロトロン共振イオン源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4249243A JPH06187934A (ja) | 1992-09-18 | 1992-09-18 | 電子サイクロトロン共振イオン源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4249243A JPH06187934A (ja) | 1992-09-18 | 1992-09-18 | 電子サイクロトロン共振イオン源 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06187934A true JPH06187934A (ja) | 1994-07-08 |
Family
ID=17190058
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4249243A Pending JPH06187934A (ja) | 1992-09-18 | 1992-09-18 | 電子サイクロトロン共振イオン源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06187934A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006012575A (ja) * | 2004-06-25 | 2006-01-12 | Ulvac Japan Ltd | ジャイラック加速電子型ｅｃｒイオン源及び多価イオン生成方法 |
-
1992
- 1992-09-18 JP JP4249243A patent/JPH06187934A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006012575A (ja) * | 2004-06-25 | 2006-01-12 | Ulvac Japan Ltd | ジャイラック加速電子型ｅｃｒイオン源及び多価イオン生成方法 |
| JP4580698B2 (ja) * | 2004-06-25 | 2010-11-17 | 株式会社アルバック | ジャイラック加速電子型ｅｃｒイオン源及び多価イオン生成方法 |
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