JPH0676751A - パルス駆動型の電子サイクロトロン共振イオン源 - Google Patents
パルス駆動型の電子サイクロトロン共振イオン源Info
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- JPH0676751A JPH0676751A JP4229657A JP22965792A JPH0676751A JP H0676751 A JPH0676751 A JP H0676751A JP 4229657 A JP4229657 A JP 4229657A JP 22965792 A JP22965792 A JP 22965792A JP H0676751 A JPH0676751 A JP H0676751A
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- Japan
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- plasma chamber
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- 150000002500 ions Chemical class 0.000 abstract description 64
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 16
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 3
- 238000009795 derivation Methods 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
- Particle Accelerators (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 イオンを効率よく取り出す。
【構成】 ソレノイドコイル用パルス電源３Ａからパル
ス状のコイル電流をソレノイドコイル３に供給し、磁場
を断続的に形成する。電子サイクロトロン共振条件を満
たす磁場のときに、プラズマチャンバ４内でイオンを生
成し、高濃度にする。電子サイクロトロン共振条件を満
たさない磁場のときに、高濃度のイオンを一気に引出電
極５により外部に取り出す。 【効果】 無駄なイオンの導出をなくすと共にイオン電
流を大きくすることが出来る。そこで、間欠的に大きな
イオン電流を必要とする用途に好適である。
ス状のコイル電流をソレノイドコイル３に供給し、磁場
を断続的に形成する。電子サイクロトロン共振条件を満
たす磁場のときに、プラズマチャンバ４内でイオンを生
成し、高濃度にする。電子サイクロトロン共振条件を満
たさない磁場のときに、高濃度のイオンを一気に引出電
極５により外部に取り出す。 【効果】 無駄なイオンの導出をなくすと共にイオン電
流を大きくすることが出来る。そこで、間欠的に大きな
イオン電流を必要とする用途に好適である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、パルス駆動型の電子
サイクロトロン共振イオン源に関し、さらに詳しくは、
イオンを効率よく取り出すことが出来るパルス駆動型の
電子サイクロトロン共振イオン源に関する。
サイクロトロン共振イオン源に関し、さらに詳しくは、
イオンを効率よく取り出すことが出来るパルス駆動型の
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、理化学研究所報告（第６４巻 第４号 第１
４３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２は、その断面図である。この電子サイクロト
ロン共振イオン源Ｂにおいて、電子サイクロトロン共振
条件を満たす領域である電子サイクロトロン共振領域１
は、永久磁石２およびソレノイドコイル３により包囲さ
れたプラズマチャンバ４内に形成される。
としては、理化学研究所報告（第６４巻 第４号 第１
４３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２は、その断面図である。この電子サイクロト
ロン共振イオン源Ｂにおいて、電子サイクロトロン共振
条件を満たす領域である電子サイクロトロン共振領域１
は、永久磁石２およびソレノイドコイル３により包囲さ
れたプラズマチャンバ４内に形成される。
【０００３】プラズマチャンバ４の一端（図中、左端）
４ａ側には、前記電子サイクロトロン共振領域１で生成
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４の他端（図中、右端）
４ｂ側には、延長筒体６を介して、プラズマチャンバ４
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４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４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。
４ａ側には、前記電子サイクロトロン共振領域１で生成
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４の他端（図中、右端）
４ｂ側には、延長筒体６を介して、プラズマチャンバ４
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４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４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４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にコイル電流を供給して励磁し、マイクロ波８およ
びガス１０をプラズマチャンバ４内に供給すると、プラ
ズマチャンバ４内に電子サイクロトロン共振領域１が形
成され、その電子サイクロトロン共振領域１に電子とイ
オンが閉じ込められ、電子とガスとイオンの衝突によっ
て１価イオンから多価イオンまで生成される。そして、
イオンが高濃度になると、その一部が引出電極５側に拡
散し、引出電極５の電界により外部に導出される。
例えば１０-6Torrの真空状態とした後、ソレノイドコイ
ル３にコイル電流を供給して励磁し、マイクロ波８およ
びガス１０をプラズマチャンバ４内に供給すると、プラ
ズマチャンバ４内に電子サイクロトロン共振領域１が形
成され、その電子サイクロトロン共振領域１に電子とイ
オンが閉じ込められ、電子とガスとイオンの衝突によっ
て１価イオンから多価イオンまで生成される。そして、
イオンが高濃度になると、その一部が引出電極５側に拡
散し、引出電極５の電界により外部に導出される。
【０００５】
【発明が解決しょうとする課題】上記従来の電子サイク
ロトロン共振イオン源Ｂでは、イオンを連続的に外部に
取り出せるが、イオンを連続的に利用しない場合（例え
ば加速器の入射用に用いるような場合）、利用しない時
に導出されるイオンが無駄になってしまう問題点があ
る。また、生成されたイオンの一部のみを導出している
ため、イオン電流値を大きくしにくい問題点がある。そ
こで、この発明の目的は、無駄なイオンの導出をなくす
と共に，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。
ロトロン共振イオン源Ｂでは、イオンを連続的に外部に
取り出せるが、イオンを連続的に利用しない場合（例え
ば加速器の入射用に用いるような場合）、利用しない時
に導出されるイオンが無駄になってしまう問題点があ
る。また、生成されたイオンの一部のみを導出している
ため、イオン電流値を大きくしにくい問題点がある。そ
こで、この発明の目的は、無駄なイオンの導出をなくす
と共に，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。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明のパルス駆動型
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り電子サイクロトロン共振条件を満
たす磁場をプラズマチャンバ内に形成する電子サイクロ
トロン共振イオン源において、ソレノイドコイルにパル
ス状のコイル電流を供給するパルス電流供給手段を具備
し、前記ソレノイドコイルにより形成される磁場を断続
させることを構成上の特徴とするものである。
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り電子サイクロトロン共振条件を満
たす磁場をプラズマチャンバ内に形成する電子サイクロ
トロン共振イオン源において、ソレノイドコイルにパル
ス状のコイル電流を供給するパルス電流供給手段を具備
し、前記ソレノイドコイルにより形成される磁場を断続
させることを構成上の特徴とするものである。
【０００７】
【作用】この発明のパルス駆動型の電子サイクロトロン
共振イオン源では、パルス電流供給手段がソレノイドコ
イルにパルス状のコイル電流を供給し、前記ソレノイド
コイルにより形成される磁場を断続させ、電子サイクロ
トロン共振条件が満たされる期間と満たされない期間を
交互に作る。ここで、電子サイクロトロン共振条件が満
たされる期間と満たされない期間の周期を適正に選べ
ば、次のような動作が繰り返される。電子サイクロトロ
ン共振条件が満たされる期間になると、電子サイクロト
ロン共振領域に電子とイオンが閉じ込められ、電子とガ
スとイオンの衝突によって１価イオンから多価イオンま
で生成され、イオンが次第に高濃度になる。すると、電
子サイクロトロン共振条件が満たされない期間になり、
高濃度のイオンが一気に引出電極側に拡散し、引出電極
の電界により外部に導出される。すると、再び、電子サ
イクロトロン共振条件が満たされる期間になり、再び高
濃度のイオンが生成される。
共振イオン源では、パルス電流供給手段がソレノイドコ
イルにパルス状のコイル電流を供給し、前記ソレノイド
コイルにより形成される磁場を断続させ、電子サイクロ
トロン共振条件が満たされる期間と満たされない期間を
交互に作る。ここで、電子サイクロトロン共振条件が満
たされる期間と満たされない期間の周期を適正に選べ
ば、次のような動作が繰り返される。電子サイクロトロ
ン共振条件が満たされる期間になると、電子サイクロト
ロン共振領域に電子とイオンが閉じ込められ、電子とガ
スとイオンの衝突によって１価イオンから多価イオンま
で生成され、イオンが次第に高濃度になる。すると、電
子サイクロトロン共振条件が満たされない期間になり、
高濃度のイオンが一気に引出電極側に拡散し、引出電極
の電界により外部に導出される。すると、再び、電子サ
イクロトロン共振条件が満たされる期間になり、再び高
濃度のイオンが生成される。
【０００８】そこで、外部でイオンを利用する期間と前
記電子サイクロトロン共振条件が満たされない期間を同
期させれば、イオンの無駄がなくなる。また、高濃度の
イオンを一気に外部に導出するので、イオン電流を大き
く出来る。
記電子サイクロトロン共振条件が満たされない期間を同
期させれば、イオンの無駄がなくなる。また、高濃度の
イオンを一気に外部に導出するので、イオン電流を大き
く出来る。
【０００９】
【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、この発明の一実施例の
パルス駆動型の電子サイクロトロン共振イオン源の断面
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において、電子サイクロトロン共振領域１は、永
久磁石２およびソレノイドコイル３により包囲されたプ
ラズマチャンバ４内に形成される。
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、この発明の一実施例の
パルス駆動型の電子サイクロトロン共振イオン源の断面
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において、電子サイクロトロン共振領域１は、永
久磁石２およびソレノイドコイル３により包囲されたプ
ラズマチャンバ４内に形成される。
【００１０】永久磁石２は、プラズマチャンバ４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パルス電源３Ａから供給
されるパルス状のコイル電流で励磁され、プラズマチャ
ンバ４の軸線方向（図中、左右方向）に磁場を断続的に
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パルス電源３Ａから供給
されるパルス状のコイル電流で励磁され、プラズマチャ
ンバ４の軸線方向（図中、左右方向）に磁場を断続的に
形成する。
【００１１】プラズマチャンバ４の一端（図中、左端）
４ａ側には、前記電子サイクロトロン共振領域１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。前記プラズマチャンバ４の一端４
ａ側は、絶縁体２２を介して、引出電極５を保持する保
持筒体２１に接続している。プラズマチャンバ４の他端
（図中、右端）４ｂ側には、延長筒体６を介して、プラ
ズマチャンバ４内を高真空下に保つための真空ポンプ７
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４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。
４ａ側には、前記電子サイクロトロン共振領域１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。前記プラズマチャンバ４の一端４
ａ側は、絶縁体２２を介して、引出電極５を保持する保
持筒体２１に接続している。プラズマチャンバ４の他端
（図中、右端）４ｂ側には、延長筒体６を介して、プラ
ズマチャンバ４内を高真空下に保つための真空ポンプ７
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４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。
【００１２】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、前記プラズマチャンバ４の一端４ａ側と
引出電極５との間に高圧の引出電圧が加わるようになっ
ている。プラズマチャンバ４の中央部には、マイクロ波
源２０からのマイクロ波８をプラズマチャンバ４内に導
入するためのマイクロ波導波管８Ａが配設されている。
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４内を例えば１０-6Torrの真空状態下とした
後、ソレノイドコイル用パルス電源３Ａからパルス状に
コイル電流を供給してソレノイドコイル３を励磁し、マ
イクロ波８およびガス１０をプラズマチャンバ４内に導
入する。
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、前記プラズマチャンバ４の一端４ａ側と
引出電極５との間に高圧の引出電圧が加わるようになっ
ている。プラズマチャンバ４の中央部には、マイクロ波
源２０からのマイクロ波８をプラズマチャンバ４内に導
入するためのマイクロ波導波管８Ａが配設されている。
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４内を例えば１０-6Torrの真空状態下とした
後、ソレノイドコイル用パルス電源３Ａからパルス状に
コイル電流を供給してソレノイドコイル３を励磁し、マ
イクロ波８およびガス１０をプラズマチャンバ４内に導
入する。
【００１３】ある期間、コイル電流が所定値になると、
ソレノイドコイル３が所定の磁場を前記プラズマチャン
バ４の軸線方向に形成し、電子サイクロトロン共振条件
が満たされる。そして、プラズマチャンバ４内に電子サ
イクロトロン共振領域１が形成される。前記電子サイク
ロトロン共振領域１では、マイクロ波８によってガス１
０が励起されてプラズマとなる。そのプラズマは、永久
磁石２による磁場とソレノイドコイル３による磁場とを
重畳した合成磁場によって、閉じ込められる。また、電
子も閉じ込められる。そこで、電子とガスとプラズマ中
のイオンの衝突によって、１価イオンから多価イオンま
で生成される。例えばガス１０としてＡｓガスを導入す
ると、１価イオンＡｓ+1から価数の大きなイオンＡ
ｓ+2，Ａｓ+3，…までが生成される。そして、イオンは
次第に高濃度になる。
ソレノイドコイル３が所定の磁場を前記プラズマチャン
バ４の軸線方向に形成し、電子サイクロトロン共振条件
が満たされる。そして、プラズマチャンバ４内に電子サ
イクロトロン共振領域１が形成される。前記電子サイク
ロトロン共振領域１では、マイクロ波８によってガス１
０が励起されてプラズマとなる。そのプラズマは、永久
磁石２による磁場とソレノイドコイル３による磁場とを
重畳した合成磁場によって、閉じ込められる。また、電
子も閉じ込められる。そこで、電子とガスとプラズマ中
のイオンの衝突によって、１価イオンから多価イオンま
で生成される。例えばガス１０としてＡｓガスを導入す
ると、１価イオンＡｓ+1から価数の大きなイオンＡ
ｓ+2，Ａｓ+3，…までが生成される。そして、イオンは
次第に高濃度になる。
【００１４】次の期間、コイル電流が所定値より小さく
なると、ソレノイドコイル３による磁場が低下して、電
子サイクロトロン共振条件が満たされなくなる。する
と、高濃度のイオンを閉じ込めておけなくなり、イオン
は一気に引出電極側に拡散し、引出電極の電界により外
部に導出される。
なると、ソレノイドコイル３による磁場が低下して、電
子サイクロトロン共振条件が満たされなくなる。する
と、高濃度のイオンを閉じ込めておけなくなり、イオン
は一気に引出電極側に拡散し、引出電極の電界により外
部に導出される。
【００１５】次の期間、再びコイル電流が所定値になる
と、電子サイクロトロン共振条件が満たされ、再び高濃
度のイオンが生成される。
と、電子サイクロトロン共振条件が満たされ、再び高濃
度のイオンが生成される。
【００１６】以上が繰り返されるが、その繰り返しの周
期と，例えば後段のビーム照射系などのタイミングとを
合せることにより、イオンを有効に利用できる。
期と，例えば後段のビーム照射系などのタイミングとを
合せることにより、イオンを有効に利用できる。
【００１７】なお、電子サイクロトロン共振領域が形成
されてから次第に価数の大きなイオンが生成されていく
ので、前記コイル電流が所定値に達している期間の長さ
を調整することによって、利用したい価数のイオンを効
率よく得られるように制御することも可能である。
されてから次第に価数の大きなイオンが生成されていく
ので、前記コイル電流が所定値に達している期間の長さ
を調整することによって、利用したい価数のイオンを効
率よく得られるように制御することも可能である。
【００１８】
【発明の効果】この発明のパルス駆動型の電子サイクロ
トロン共振イオン源によれば、無駄なイオンの導出をな
くすと共にイオン電流を大きくすることが出来る。そこ
で、間欠的に大きなイオン電流を必要とする用途（例え
ば加速器の入射用に用いるような用途など）に好適であ
る。
トロン共振イオン源によれば、無駄なイオンの導出をな
くすと共にイオン電流を大きくすることが出来る。そこ
で、間欠的に大きなイオン電流を必要とする用途（例え
ば加速器の入射用に用いるような用途など）に好適であ
る。
【図１】この発明のパルス駆動型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。
共振イオン源の一実施例の断面図である。
【図２】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 電子サイクロトロン共振領域 ２ 永久磁石 ３ ソレノイドコイル ３Ａ ソレノイドコイル用パルス電源 ４ プラズマチャンバ ５ 引出電極 ８ マイクロ波 １０ ガス ２４ 導出管 ２５ 引出電極用高圧電源
Claims (1)
- 【請求項１】 永久磁石とソレノイドコイルとにより電
子サイクロトロン共振条件を満たす磁場をプラズマチャ
ンバ内に形成する電子サイクロトロン共振イオン源にお
いて、 ソレノイドコイルにパルス状のコイル電流を供給するパ
ルス電流供給手段を具備し、前記ソレノイドコイルによ
り形成される磁場を断続させることを特徴とするパルス
駆動型の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 |
|---|---|---|---|
| JP4229657A JPH0676751A (ja) | 1992-08-28 | 1992-08-28 | パルス駆動型の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 |
|---|---|---|---|
| JP4229657A JPH0676751A (ja) | 1992-08-28 | 1992-08-28 | パルス駆動型の電子サイクロトロン共振イオン源 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0676751A true JPH0676751A (ja) | 1994-03-18 |
Family
ID=16895644
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4229657A Pending JPH0676751A (ja) | 1992-08-28 | 1992-08-28 | パルス駆動型の電子サイクロトロン共振イオン源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0676751A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19933762A1 (de) * | 1999-07-19 | 2001-02-01 | Andrae Juergen | Gepulste magnetische Öffnung von Elektronen-Zyklotron-Resonanz-Jonenquellen zur Erzeugung kurzer, stromstarker Pulse hoch geladener Ionen oder von Elektronen |
| 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
- 1992-08-28 JP JP4229657A patent/JPH0676751A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19933762A1 (de) * | 1999-07-19 | 2001-02-01 | Andrae Juergen | Gepulste magnetische Öffnung von Elektronen-Zyklotron-Resonanz-Jonenquellen zur Erzeugung kurzer, stromstarker Pulse hoch geladener Ionen oder von Elektronen |
| DE19933762C2 (de) * | 1999-07-19 | 2002-10-17 | Juergen Andrae | Gepulste magnetische Öffnung von Elektronen-Zyklotron-Resonanz-Jonenquellen zur Erzeugung kurzer, stromstarker Pulse hoch geladener Ionen oder von Elektronen |
| 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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