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
- Publication number
- 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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- JP
- Japan
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- electron cyclotron
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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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