JPH06251738A - 高周波イオン源 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電源への電力供給に絶縁トランスが不要で、
しかも、従来よりも小型な高周波イオン源を提供する。 【構成】 放電管１に設けた金属製カナル２および反射
電極３のみを高圧電源６に接続し、放電管１の内部に高
周波電磁界を発生するための高周波コイル（あるいは高
周波電極）４は低圧側に接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばイオン注入装置
あるいはイオンビーム分析装置などに利用されるイオン
源に関し、さらに詳しくは、アース電位にイオンを引き
出す構造の高周波イオン源に関する。

【０００２】

【従来の技術】上述の高周波イオン源は、従来、例えば
図４に示すように、ガラス等で製作された放電管４１内
を、排気装置（図示せず）で真空引きした後、その管内
部にイオン化するガスを導入した状態で、高周波コイル
４４に発振回路４５から高周波電圧を印加して放電管内
にプラズマを点火させ、そして、この状態で、プラズマ
に金属製カナル４２と反射電極４３との間の電位差を与
え、さらに、これらの系全体に、引き出し電源４６によ
り正の高電圧を印加することによって、イオンをアース
電位（例えばファラデーカップＦ）に引き出す構造とな
っている。

【０００３】なお、図示はしないが、発振回路４５に
は、発振のための電圧を与える直流電圧電源も組み込ま
れている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した従
来の高周波イオン源では、引き出し電源４６により正の
高電圧を与える系、つまり放電管４１，カナル４２，反
射電極４３，高周波コイル４４ならびに発振回路４５を
ラック４８に収納して、そのラックに発振回路４５の電
源および反射電源４７等の筐体またはアース側を接地
し、そこへ正の高電圧を印加する構造となっており、こ
のため、ラック４８が非常に大掛かりなものとなるばか
りでなく、発振回路の電源や反射電源４７等に電力を供
給するのに、どうしても絶縁トランスＴが必要になると
いった問題があった。

【０００５】本発明はそのような事情に鑑みてなされた
もので、その目的とするところは、発振回路の電源など
への電力供給に絶縁トランスが不要で、しかも、従来よ
りも小型な高周波イオン源を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明のイオン源では、実施例に対応する図１に示
すように、放電管１のイオン引き出し部に設けられる金
属製カナル２、および放電管１内で生成したプラズマに
所定の電位を与える反射電極３のみを高圧電源６に接続
し、放電管１の内部に高周波電磁界を発生するための高
周波コイル（あるいは高周波電極）４は低圧側に接続す
る。

【０００７】ここで、本発明で言う低圧側とは、この種
の高周波イオン源のイオン引き出し用の正の高電圧，例
えば１０ｋＶに対する低圧を意味するもので、実際に
は、コイル４に高周波電圧を印加する発振回路５の直流
電源電圧，例えば数百Ｖ程度以下の正もしくは負の電位
（０Ｖを含む）を指す。

【０００８】

【作用】高周波コイル４が低圧側に接続されていても、
そのコイルに印加する高周波電圧が、ある値（例えば回
路系の発振電圧）以上になると、放電管１内にプラズマ
は点火する。さらに、その点火したプラズマは、反射電
極３によって高電位に浮いた状態となっても低圧側の高
周波コイル４で励振される。

【０００９】

【実施例】本発明の実施例を、以下、図面に基づいて説
明する。図１は本発明実施例の構成を示す図である。

【００１０】放電管１はガラス等で製作されており、そ
のイオン引き出し部に金属製カナル２が設けられてい
る。また、放電管１の内部には、カナル２に対向して反
射電極３が配置されている。さらに、放電管１には、図
示しないが、真空排気装置が接続されており、また、放
電管内にイオン化するガスを供給するためのガス導入口
が設けられている。

【００１１】一方、放電管１の側方外周部には、高周波
コイル４が、管壁体に対して所定の距離を隔てて巻かれ
ている。このコイル４には、アース電位に置かれた発振
回路５が接続されている。なお、発振回路５には、直流
電圧電源（図示せず）が組み込まれており、この電源も
アース電位に置かれている。

【００１２】また、放電管１のカナル２と反射電極３と
の間には、この両者間に、反射電極３が大となる電位差
を与える反射電源７が接続されている。そして、このカ
ナル２と反射電極３が高圧電源６に接続されており、そ
の両者のみにイオン引き出し用の正の高電位が与えられ
る。なお、この例では、反射電源７が高圧側に置かれる
ので、この反射電源７としてはバッテリー等の電力供給
が不要なものを使用する。

【００１３】次に、本発明実施例の作用を動作とともに
述べる。まず、放電管１内を真空排気し、次いで、この
管内にイオン化する所望のガスを流すとともに、高周波
コイル４に発振回路５から高周波電圧を印加すると、こ
の電圧がある値以上に達した時点で、放電管１内にプラ
ズマが点火する。この状態でカナル２と反射電極３との
間に反射電源７によって電位差を与え、さらに、その両
者に高圧電源６によって正の高電位を与えると、プラズ
マは反射電極３と同じレベルの高電位に浮いた状態とな
って、そのプラズマ中のイオンがカナル２を通じてアー
ス電位のファラデーカップＦに引き出される。

【００１４】ここで、以上の本発明実施例では、先の図
４に示した、従来の高周波イオン源とは異なって、高周
波コイル４および発振回路５がアース電位付近（低圧
側）にあることから、放電管１内で点火したプラズマに
は、ファラデーカップＦとの間で放電管１の軸方向に沿
ってかかる電界のほか、高周波コイル４との間に放電管
１の径方向に沿う電界がかかり、このため、高周波コイ
ル４とプラズマとの間の絶縁の問題が発生する。

【００１５】その対策としては、放電管１の径を小さく
し、高周波コイル４の径を大きくして、プラズマとコイ
ル４との間の絶縁距離を稼ぐこと、また、放電管１の周
囲、例えばカナル２の周囲に永久磁石を配置してプラズ
マを収束させる、等により径方向の電界を緩和するとい
った手法を採用すればよい。

【００１６】なお、以上の本発明実施例で使用した高圧
電源６および反射電源７に代えて、例えば図２(a) に示
すように、反射電源７の電圧Ｅに相当する電位差があ
る、二つの高圧電源Ｅ1 とＥ2(Ｅ2 ＝Ｅ1 −Ｅ）とを、
反射電極３とカナル２に、それぞれ個別に接続してもよ
いし、あるいは、図２(b) に示すように、反射電極３お
よびカナル２を同一の高圧電源Ｅ3 に接続して、その両
者間の電圧差Ｅを、分圧抵抗Ｒおよびツェナーダイオー
ドＤで与えるといった構成を採用してもよい。

【００１７】また、本発明は、図１に示したＬカップリ
ング型の高周波イオン源のほか、図３(a) に示すよう
に、放電管１の周囲に高周波リング３４ａを配置したも
の、あるいは同図(b) のように高周波電極３４ｂを配置
した、いわゆるＣカップリング型のイオン源に適用可能
である。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の高周波イ
オン源によれば、放電管に設けたカナルと反射電極のみ
に高電圧を印加する構造としたので、アース電位に対し
て絶縁を確保すべき部分が、例えば放電管廻りだけの極
めて小さなスペースで済み、その絶縁を得るための処理
が容易になるとともに、装置全体が小型になる。

【００１９】また、イオン引き出し用電源のみならず、
発振回路の直流電源などの電源をもアース電位側の配置
となることから、電力供給のための絶縁トランスを設け
る必要がなくなるとともに、それらの電源の制御も容易
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例の構成を示す図

【図２】本発明実施例の変形例を説明する図

【図３】本発明を適用できる高周波イオン源（Ｃカップ
リング型）の部分構成図

【図４】高周波イオン源の従来の構造例を示す図

【符号の説明】

１・・・・放電管 ２・・・・金属製カナル ３・・・・反射電極 ４・・・・高周波コイル ５・・・・発振回路 ６・・・・高圧電源 ７・・・・反射電源

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 イオン化するガスが導入される放電管
   と、この放電管のイオン引き出し部に設けられた金属製
   カナルと、上記放電管の外部周辺に配置され、高周波電
   圧の印加により当該放電管内に高周波電磁界を発生する
   高周波コイルもしくは高周波電極と、上記放電管内で生
   成したプラズマに所定の電位を与える反射電極を備えた
   イオン源において、上記カナルおよび上記反射電極のみ
   が高圧電源に接続され、上記高周波コイルもしくは高周
   波電極は低圧側に接続されていることを特徴とする高周
   波イオン源。