JPH0719081Y2 - イオン源 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この考案はイオン注入装置などに使用されるイオン源、
特に多極磁場型のイオン源に関する。

（従来の技術） 周知のようにこの種イオン源は、内部にフィラメントを
備えたアークチャンバーの内壁に沿って、シールドを設
置するのを普通としている。このシールドはアークチャ
ンバーと同電位のアノード電位とされている。

シールドはフィラメントからの熱輻射により高温化さ
れ、アークチャンバーの内部を、プラズマの生成が可能
な蒸気密度に維持することに寄与している。

（考案が解決しようとする課題） しかし前記のようにシールドをアノード電位にする必要
があることから、シールドとアークチャンバーとの間に
は、電気伝導を持つ必要がある。しかしそのことは両者
間において、熱伝導によるパワーの移動があることを意
味する。そのためシールドの高温化には、大きなパワー
の投入が余儀無くされることになる。

この考案は、シールドの高温化に必要なパワーの低減を
図るとともに、安定なアーク放電の維持を可能とするこ
とを目的とする。

（課題を解決するための手段） この考案は、外側に複数の磁石が設置されてあるアーク
チャンバーの内部に、磁石に相対する位置にスリットを
設けたシールドを、アークチャンバーに対して熱伝導の
小さい絶縁物を介して設置するとともに、アークチャン
バーと同電位のアノード電位部を、スリットに挿通した
ことを特徴とする。

（作用） シールドはアークチャンバーに対して絶縁され、電気的
にはどこにも接続されていないフローティング電位とな
る。そこで絶縁物として熱伝導率の低いものを使用すれ
ば、シールドからアークチャンバーへの熱伝導ロスを、
最小に低減することができるようになる。

シールドをフローティング電位とすると、アーク放電を
安定に維持することが困難となるので、カスプライン上
にスリットを設け、ここにアノード電位部を挿通してあ
る。磁場は隣合うアノード電位部間に形成されるように
なるので、アーク放電を安定に維持することができるよ
うになる。

（実施例） この考案の実施例を図によって説明する。１はアークチ
ャンバー、２は正電極フランジ、３は正電極、４はアー
クチャンバー１の外周に設置されてある複数の磁石、５
はフィラメント、７、８はシールド、９は上蓋、10は外
部の蒸発源からの蒸気を、アークチャンバー１内に導入
する導入管である。この蒸気としては、金属等、常温で
固体の物質を加熱して蒸気化したものが使用される。

導入管10から導入された蒸気は、アークチャンバー１内
でのアーク放電によって一部がプラズマ化され、イオン
が正電極３を通して引出される。なおフィラメント５
は、カソード電位とされているが、これに代って単にシ
ールド７、８を加熱するだけに用いられるアノード電位
とするものもある。

以上の構成は従来のものと特に相違するものではない。
この考案にしたがいシールド７、８をフローティング電
位とする。すなわちたとえばシールド７とアークチャン
バー１との間に、アルミナのような、熱伝導率の低い絶
縁物11を設置することによって、両者を電気的に絶縁す
る。

絶縁物11としては、できるだけ小型のものを使用するこ
とが望ましく、これによってシールド７とアークチャン
バー１との間の熱伝導をできるだけ最小のものにすると
よい。

シールド７、８間に支持物12が介在されてある。支持物
12は耐高温性の材料で形成されてあることが望ましい。

なおアークチャンバー１とシールド７とが電気的に導通
されていてもよいが、その場合はシールド７、８間で絶
縁しておくことが必要である。

各シールド７、８には、磁石４と向い合う個所、すなわ
ちカスプライン上に、スリット13が形成されてあり、こ
のスリット13を通って、アノード電位部14が設置されて
ある。

アノード電位部14は、冷却されているアークチャンバー
１に設置されてあり、これによってアノード電位とされ
ている。アノード電位部14は蒸気の付着があるので、交
換可能に設置しておくとよい。また磁束の洩れをなくす
ために強磁性体であることが望ましい。

なお各シールド７、８は高融点金属、タングステン、タ
ンタル、モリブデンなどによって製作されることが望ま
しい。またこのシールドは多重とすることなく、一重で
あってもよい。

アークチャンバー１内のアーク放電によって、シールド
７、８が高温化される。しかしシールド７、８は、電気
的にはどこにもつながっていないフローティング電位で
あり、単に絶縁物11によって、アークチャンバー１につ
ながっているだけである。

そして絶縁物11として熱伝導率の小さいものを使用して
いるので、したがってシールド７、８が高温化されて
も、その熱がアークチャンバー１に伝導していく量は極
めて僅かである。すなわち熱伝導ロスを最小に抑えるこ
とができ、したがってシールドの高温化に要するパワー
を低減することができるようになる。

一方シールド７、８がフローティング電位であると、ア
ーク放電を安定に維持することが困難であるが、スリッ
ト13よりアノード電位部14がアークチャンバー１の内部
に臨んでいるので、アーク放電は安定に維持されるよう
になる。

（考案の効果） 以上詳述したようにこの考案によれば、シールドの高温
化に要するパワーの低減、およびアーク放電の安定維持
を可能とすることができる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の実施例を示す横断面図、第２図は同
縦断面図、第３図は一部の展開斜視図である。 １…アークチャンバー、４…磁石、５…フィラメント、
7,8…シールド、11…絶縁物、13…スリット、14…アノ
ード電位部、

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】外側に複数の磁石が設置されてあるアーク
   チャンバーの内部に、前記磁石に相対する位置にスリッ
   トを設けたシールドを、前記アークチャンバーに、熱伝
   導の小さい絶縁物を介して設置するとともに、前記アー
   クチャンバーと同電位とされているアノード電位部を、
   前記スリットに挿通してなるイオン源。