JPH0676994A

JPH0676994A - 高周波四重極加速器

Info

Publication number: JPH0676994A
Application number: JP22658992A
Authority: JP
Inventors: Yoshimi Hakamata; 好美袴田; Katsumi Tokikuchi; 克己登木口; Kensuke Amamiya; 健介雨宮; Kuniyuki Sakumichi; 訓之作道
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1992-08-26
Filing date: 1992-08-26
Publication date: 1994-03-18
Anticipated expiration: 2011-07-24
Also published as: JP2517824B2

Abstract

(57)【要約】【目的】真空容器内に在って摺動接触部を有する可動
短絡導体手段に、通電時充分な接触圧力を与え、移動時
接触圧力を解除してスムースな移動機能を付与すること
が目的である。またこれとは別に通常のバネ接触子使用
可能構造を提供することも目的の１つである。【構成】真空容器外から操作可能な、可撓性導体と接
触子とから成る接離可能な可動短絡導体手段の摺動接触
子を備える。この可撓性導体伸縮操作機構にバネ構造を
追加して１個の伸縮操作機構で多数の可撓性導体の同時
操作を可能にする。また可動短絡導体手段を真空容器外
へ出すために、それと４重極電極部分との間に気密性電
気的絶縁物隔壁を設け、短絡導体側をＳＦ₆等の高絶縁
性ガスで充す。接触子は通常のバネ接触子を利用でき
る。【効果】可動短絡導体手段に接離可能な接触子構造を
提供することができた。また通常のバネ接触子利用可能
構造を実現した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、運転周波数可変型の高
周波四重極加速器に係り、特に４重極電極に高周波電圧
を発生させるための周波数可変型共振回路の構造に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】イオンのエネルギーをＭｅＶオーダーと
いう高エネルギーにまで加速する手段として高周波四重
極加速器がある。一般的な高周波四重極加速器は、加速
空洞内に向かいあった面に波打ち加工をほどこした４重
極電極を配置し、加速空洞が空洞共振器となる特定の周
波数の高周波電力を空洞に供給し、４重極電極に高周波
電圧を発生させる。このとき４重極電極に囲まれた中心
部にイオンビームを入射させると、イオンは、電極の波
打ち構造により発生する軸方向電界により加速される。

【０００３】この方式によるイオン加速では、電極の波
打ち形状と高周波電界の周波数によりイオンの出射速度
つまりはエネルギーが決まる。一般に空洞共振器では共
振周波数が一定であるために、イオンの出射エネルギー
が一定となってしまうが、高周波四重極加速器を半導体
素子のイオン打ち込みや高機能材料の表層改質に利用す
るには、イオンの出射エネルギーを可変にする必要があ
る。このための４重極電極の高周波電圧の周波数を可変
にする共振回路構造が、例えば特開昭６０−１１５１９
９や特開平１−１３７５４９に示されている。

【０００４】運転周波数を可変とする共振回路構造の一
例を図５を使って説明する。向いあった面が波打った４
重極電極２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂのうち、２ａと２ｂは
導体４ａ、４ｂにより、また３ａ、３ｂは導体５ａ、５
ｂにより電気的に接続される。４重極電極２ａに接続さ
れた導体７および３ａに接続された導体８に、ほぼ平行
な対をなす導体９ａ〜９ｉと１０ａ〜１０ｉとが接続さ
れている。この対をなす導体を可動短絡導体手段１１で
短絡する。導体７、導体９ａ〜９ｉ、可動短絡導体手段
１１、導体１０ａ〜１０ｉおよび導体８で構成されるコ
イルのインダクタンスと、４重極電極の静電容量とでＬ
Ｃ共振回路を構成する。短絡導体手段１１の位置を変え
ることにより、回路のインダクタンスを変え、共振周波
数つまりは高周波四重極加速器の運転周波数を可変にす
る。

【０００５】この共振回路への電力の供給は、通常（図
示していない）カップリングコイル等を導体７、８の近
くのバー状導体９ａ〜９ｉ、１０ａ〜１０ｉ間に挿入し
て誘導結合による共振周波数の高周波電力供給方法を採
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、可動短絡導体
手段１１が真空容器内に配されているため、そのバー状
導体９ａ〜９ｉ、１０ａ〜１０ｉとの接触部に潤滑剤を
使った通常の摺動接触子の利用は不可能である。このた
め、充分な接触圧力を与えると可動短絡導体手段の移動
操作が困難になり、接触圧力を下げると溶着現象の発生
を避けることが困難であった。

【０００７】この問題を解決するための本発明の第１の
目的は、真空容器内に在って共振回路の周波数変更のた
めの摺動接触部を有する可動短絡導体手段に、通電時に
は充分な接触圧力を与えるが、移動時には接触圧力を解
除して潤滑剤を使わなくてもスムースな移動が可能な機
能を付与することにある。

【０００８】第２の目的は、通常のバネ接触子が使用可
能な高周波四重極加速器の構造を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この第１の目的を達成す
るために、短絡導体手段は対のバー状導体との接触部に
おいて接離可能な手段を付与される。この接離可能手段
は、真空容器外から操作される可撓性導体と接触子とを
備える。この可撓性導体の操作ロットにバネ構造を加え
れば、部品製作誤差、組立誤差を吸収して、１個の伸縮
操作機構で多数の可撓性導体を同時に操作できる。

【００１０】第２の目的を達成するためには、可動短絡
導体手段を真空容器外に出し、できる限り高絶縁性ガス
を充填することにすればよい。真空容器と高絶縁性ガス
空間との仕切りは気密を保つ電気的絶縁物隔壁とする必
要がある。

【００１１】

【作用】可動短絡導体手段を、対のバー状導体との接触
部で接離可能な手段を備えたものにすることにより、通
電時には充分な接触圧力を有するも、移動時には接触を
切離し、この部分での摺動抵抗を完全に排除できる。こ
の接離可能手段を可撓性導体と接触子により構成してそ
の伸縮操作機構を取付ければ、真空容器外からの接離操
作が可能になり、別の移動操作機構を用いて非接触状態
で容易に移動させることが可能になる。この伸縮操作機
構は１部にバネ構造を設ければ製作・組立誤差による接
触子とバー状導体との相対的位置関係のバラツキを吸収
して全ての接触子に必要充分な接触圧力を付与すること
が可能になる。これにより１個の伸縮操作手段で複数個
の接触子を同時操作することができる。ガイドを含む伸
縮操作手段を絶縁構成とすることにより、この伸縮操作
機構における摺動接触部の通電を阻止して寿命を延ばす
ことが可能になる。

【００１２】さらに、可動短絡導体手段を真空空間外へ
押し出すことにより潤滑剤を塗布して使う従来技術のバ
ネ接触子の使用が可能になる。従来の真空容器を気密性
電気的絶縁物の隔壁によって隔て、４重極電極側を真空
に、短絡導体手段側を６弗化硫黄ガス等の高絶縁性ガス
で充満させると、湿度管理が同時になされて、隔壁部等
における対のバー状導体間の短絡電流を押えることがで
きる。通常のバネ接触子を利用すると経済的であると同
時に信頼性の向上にもなる。

【００１３】

【実施例】本発明による一実施例を図１、図２により説
明する。真空容器１の中に配された、向い合う面を波打
たせている４本の電極２ａ、２ｂおよび３ａ、３ｂはそ
れぞれ電極間接続導体４および５により電気的に接続さ
れ１対の電極が構成される。４本の電極２ａ、２ｂおよ
び３ａ、３ｂは絶縁体電極支持手段６により真空容器１
に固定される。１対の電極にはそれぞれ図１に示すよう
に電極間接続導体４、５を、あるいは図５に示すように
バー状導体接続電極７、８を介して１対のバー状導体
９、１０あるいは複数対のバー状導体９ａ、９ｂ、９
ｃ、９ｄ、９ｅ、９ｆ、９ｇ、９ｈ、９ｉおよび１０
ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆ、１０
ｇ、１０ｈ、１０ｉが接続され、可動短絡導体手段１１
が対のバー状導体間を短絡する。

【００１４】本実施例においては、図１に示すように、
可動短絡導体手段１１は中央部１２の両端にバー状導体
９、１０との接触部において、それぞれ可撓性導体１
３、１４と接触子１５、１６を備え、真空容器１の外か
ら可撓性導体１３、１４の伸縮操作をするための操作手
段１７、１８が配される。この操作手段１７、１８とは
別に可動短絡導体手段１１の移動操作をするための移動
操作機構１９が設けられる。可動短絡導体手段１１の上
端側だけの接離操作機構の詳細を図２に示す。接触子１
５の前面に固定され中央部１２の方へ向けて伸びたロッ
ト２０の先はトグル機構構成部材２１、２２を経て操作
手段１７へリンク接続される。接触子１５の移動方向を
ガイドするためのガイド２３、２４が備えられる。

【００１５】真空容器内に存在する摺動接触形電気接点
には通常の潤滑剤の使用が不可能である。真空を破るこ
となく外部から接点位置を変えて共振回路のインダクタ
ンスを変えようとする時には、接触子１５の摺動接触部
をバー状導体９、１０から切離してから移動操作機構１
９により短絡導体手段１１を移動させ、位置が定まって
から再び接触を回復させる必要がある。操作手段１７を
矢印Ａの方向へ押すとリンク機構により方向転換されて
接触子１５が上方へ押し付けられる。接触子１５がバー
状導体９に押し付けられている状態で操作手段１７を矢
印Ａと逆方向に引くと接触子１５は下方へ引離される。
この構造では接触子１５がバー状導体９に接触している
時接触圧力が適正になるようなトグル機構（２０、２
１、２２の組合せ）の調整が微妙になる。なお、接触子
１５の運動はガイド２３、２４によって案内されるが、
接点としての配慮を余り払っていない摺動接触部、すな
わち接触子１５とガイド２４間および中央部１２と接触
子へ固定のロット２０間の予期せぬ電流を阻止するため
には、ガイド２４およびロット２０を絶縁物とするのが
望ましい。

【００１６】図３は本発明の第２の実施例を示す可撓性
導体１３の伸縮操作機構の１部を示す構造図である。基
本的には図２に示す操作機構と同じであるが、接触子へ
固定のロット２０の中間にバネ機能を挿入してある。す
なわち、接触子へ固定のロット２０は接触子側の２０ａ
と中央部側の２０ｂとに分割されその間にスプリング２
５を挿入して両者をピン２６を用いて接続する。接触子
へ固定のロット２０が矢印Ｂの方向へ押されると、接触
子へ固定のロットの中央部側２０ｂのピン２６の処に設
けられた遊びの最下部であるいはスプリング２５のバネ
力で接触子へ固定のロットの接触子側２０ａ及びピン２
６が押し上げられ、最後はスプリング２５のバネ力で接
触子１５がバー状導体９へ押し付けられる。接触子１５
がバー状導体９に接触してからの接触子へ固定のロット
の中央部側２０ｂの移動距離は勿論前記ピン２６部の遊
びより小さいことが必要である。矢印Ｂと逆方向に接触
子へ固定のロット２０が引張られるときは、ピン２６が
遊びの上端に達しそれに伴って接触子１５が引離され
る。本実施例に示すようなバネ機能を付与すると、操作
機構のストロークに多少の誤差があっても接触子１５に
必要充分な接触圧力を与え得る。なおこのバネ機能は、
必ずしも図３に図解するように接触子の側近くに置く必
要はなく、直線的に方向変換を与えるようなリンク機構
を用いれば、真空容器外において操作手段１７（および
１８）（図１参照）の１部にバネ機能を付与しても差支
えない。しかし複数個の接触子１５（１５ａ〜１５ｉ）
を１個の操作手段１７で駆動する場合には、図３に示す
ように接触子１５の側近くにそれぞれバネ機能を設ける
と、各部品の加工誤差や組立誤差による接触子１５とバ
ー状導体９との相対位置関係のバラツキを吸収して、全
ての接触子に必要充分な接触圧力を付与することができ
て好都合である。

【００１７】次に本発明による第３の実施例を図４によ
り説明する。高周波四重極加速器の電極周辺は真空容器
内に収納するのは必須条件で電極部およびバー状導体
９、１０の引出し部迄は図１と全く同一構造になってい
る。可動短絡導体手段１１が対のバー状導体９、１０間
を短絡するための移動範囲は隔壁２７によって真空空間
２８の外へ出される。真空空間２８の外へ出された空間
２９には、６弗化硫黄ガス等の高絶縁性ガスを充満す
る。可動短絡導体手段１１の両端部、すなわちバー状導
体９、１０との接触部には通常のバネ接触の接触子３
０、３１を使用する。隔壁２７は真空空間２８を高真空
に保つと共にバー状導体９と１０の間の短絡を防止する
必要があり、気密を保つ電気的絶縁物で構成する必要が
ある。図示していない電力供給用カップリングコイルは
真空容器外に配してよいが、都合により真空容器内に残
してもよい。通常のバネ接触子３０、３１は通常潤滑剤
を塗布して使用するので、真空中の使用は問題があった
が、本実施例の如く、高絶縁ガス中での使用は可能とな
る。高絶縁ガスの代りに空気中での使用も可能である
が、この場合湿度制御の問題がある。

【００１８】

【発明の効果】真空容器内に在って摺動接触部を有する
可動短絡導体手段の端部に可撓性導体と接触子で構成す
る接離可能手段を設け、前記可撓性導体の伸縮操作機構
を備えることにより、通電時には充分な接触圧力を付与
し、移動時には切離し可能な機能を実現できる。更に伸
縮操作機構にバネ構造を追加することにより、製造・組
立誤差による接触子とバー状導体との相対的位置関係の
バラツキを吸収して全ての接触子に必要充分な接触圧力
を付与することが可能になり、１個の伸縮操作手段で複
数個の接触子を同時操作することができる。

【００１９】真空容器の４重極電極側と可動短絡導体手
段との中間に、気密性電気的絶縁物の隔壁を設け、可動
短絡導体手段側に６弗化硫黄ガス等の高絶縁性ガスを充
満させることにより、潤滑剤を塗布した従来形の通常の
バネ接触子の使用が可能になり、経済性・信頼性の向上
が計かられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による第１の実施例を示す高周波四重極
加速器の断面図である。

【図２】本発明による第１実施例を示す可動短絡導体手
段の伸縮操作機構の詳細を示す構造図である。

【図３】本発明による第２の実施例を示す可動短絡導体
手段の伸縮操作機構の１部を示す構造図である。

【図４】本発明による第３の実施例を示す高周波四重極
加速器の断面図である。

【図５】複数対のバー状導体を備えた従来の周波数可変
型高周波四重極加速器の要部を示す図である。

【符号の説明】

１真空容器２ａ電極２ｂ電極３ａ電極３ｂ電極４電極間接続導体５電極間接続導体７バー状導体接続電極８バー状導体接続電極９バー状導体１０バー状導体１１可動短絡導体手段１３可撓性導体１４可撓性導体１５接触子１６接触子１７操作手段１８操作手段１９移動操作機構２０接触へ固定のロット２１ドグル機構構成部材２２ドグル機構構成部材２４ガイド２５スプリング２７隔壁２８真空空間２９絶縁性ガス充満空間３０バネ接触子３１バネ接触子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者作道訓之茨城県日立市久慈町4026番地株式会社日立製作所日立研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】装置の主要部分が真空容器内に配され、
向い合う面を波打たせている４本の電極が４重極電場を
構成するように電気的に接続されて１対となり、該１対
の電極のそれぞれに電気的に接続された１組以上の対の
バー状導体が実質的に平行位置に配され、前記対のバー
状導体間位置を変えて短絡する移動可能短絡導体手段を
備えた高周波四重極加速器において、前記短絡導体手段
が前記対のバー状導体との接触部において接離可能手段
を備えたことを特徴とする高周波四重極加速器。
【請求項２】請求項１において、前記短絡導体手段の
両端部のそれぞれを可撓性導体と接触子で構成し、真空
容器の外から操作をして真空容器内の前記可撓性導体を
伸縮し、前記接触子のおのおのを前記対のバー状導体と
接離させることを特徴とする高周波四重極加速器。
【請求項３】請求項２において、前記可撓性導体の伸
縮操作機構として、前記接触子の前面に取付けられ前記
短絡導体手段の中央部へ向けて伸びたロットの先に接続
されたリンク機構と、前記短絡導体手段の前方へ伸びる
操作手段とを備えることを特徴とする高周波四重極加速
器。
【請求項４】請求項３において、前記接触子の前面に
取付けられ前記短絡導体手段の中央部に向けて伸びた前
記ロットの１部をバネ構造としたことを特徴とする高周
波四重極加速器。
【請求項５】請求項４において、前記１対の電極の１
方に接続された複数の前記バー状導体のそれぞれとの接
離を司るそれぞれの前記可撓性導体を１個の操作手段で
同時に操作することを特徴とする高周波四重極加速器。
【請求項６】請求項３と４と５とにおいて、前記短絡
導体手段背面に備えられたガイドを含む前記可撓性導体
の伸縮操作機構を、主として絶縁体により構成すること
を特徴とする高周波四重極加速器。
【請求項７】装置の主要部分が真空容器内に配され、
向い合う面を波打たせている４本の電極が４重極電場を
構成するように電気的に接続されて１対となり、該１対
の電極のそれぞれに電気的に接続された１組以上の対の
バー状導体が実質的に平行位置に配されており、前記対
のバー状導体間位置を変えて短絡する移動可能短絡導体
手段を備えた高周波四重極加速器において、該短絡導体
手段が移動する範囲を真空容器の外に配したことを特徴
とする高周波四重極加速器。
【請求項８】請求項７において、真空容器の外部に配
した前記短絡導体手段の移動範囲を閉鎖容器に収納し、
該閉鎖容器内に高絶縁性ガスを充填したことを特徴とす
る高周波四重極加速器。
【請求項９】請求項８において、前記高絶縁性ガスに
６弗化硫黄ガスを使用することを特徴とする高周波四重
極加速器。
【請求項１０】請求項８と９において前記真空容器と
前記高絶縁性ガス封入容器の境界壁を気密性電気的絶縁
物の隔壁とすることを特徴とする高周波四重極加速器。
【請求項１１】請求項８において、前記短絡導体手段
の前記対のバー状導体との接触部に通常のバネ接触子を
使用するのを特徴とする高周波四重極加速器。