JPH0719082Y2 - イオン源用電極 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、イオン源においてイオンビームの引出しに
用いられる電極に関する。

〔背景となる技術〕

イオン源用の電極、特に最プラズマ側に用いられる電極
は、プラズマやフィラメントから大きな熱入力を受ける
ため、熱歪み防止等の目的で冷却する場合がある。

第３図は、そのようにした電極の従来例を示すものであ
り、この電極10は、イオンビーム引出し用の多数の孔11
aを有する電極板11の表面に溝11bを設け、これに冷媒を
通す冷却パイプ13を半分埋め込んで、両者間をロウ付け
したものである。14はそのロウ材を示す。

ところが、このような電極10においては、冷却パイプ
13やロウ材14がプラズマに直接さらされ、そのスパッタ
作用等により、ロウ材14や冷却パイプ13を構成する物質
が不純物としてプラズマ中に混じる、冷却パイプ13と
電極板11との接触面積が小さいため冷却効率が悪く、従
って電極板11として使用できる材料はモリブデン等の熱
的に安定な金属に限定されるが、そのような金属は高価
である、冷却パイプ13を電極板11にロウ付けする場
合、そのときの条件によっては冷却パイプ13に冷媒漏れ
の原因となる欠陥を発生させる恐れがある、という問題
がある。

そこで、このような問題を解決した電極が、同一出願人
によって先に提案されている（特願平１−65057号）。

第４図の電極20は、その一例を示すものであり、相対向
する位置に冷却パイプ23の埋め込み用の溝21bおよび22b
をそれぞれ有する上下２枚の電極板21および22間に、冷
媒を通す冷却パイプ23を完全に挟み込み、かつ電極板2
1、電極板22および冷却パイプ23の三者間を、熱を加え
ながら均等に加圧する熱間等方圧加圧法（HIP法）によ
って接合して成る。

両電極板21および22には、冷却パイプ23を避けた所に、
イオンビーム引出し用の多数の孔21aおよび22aが上下同
じ位置に設けられている。

このような電極20によれば、ロウ材を用いていないの
で、プラズマ中へのロウ材の混入、およびロウ付けに伴
う冷却パイプ23からの冷媒漏れの恐れは全くなくなる。
また、冷却パイプ23と電極板21、22間の接触面積が大き
くなり冷却効率が良くなるので、電極板21、22に銅、ア
ルミニウム等の安価な材料を用いることができるように
なる。

〔考案の目的〕

ところが、上記のような電極20は、その電極板21および
22にアルミニウムを用いて熱間等方圧加圧法で接合した
場合、それら三者間、特に電極板21と22の間が均一に拡
散接合されないため、接合強度および真空リークの点で
接合部分の信頼性が幾分低いという点になお改善の余地
がある。

そこでこの考案は、このような点を更に改善したイオン
源用電極を提供することを主たる目的とする。

〔目的達成のための手段〕

上記目的を達成するため、この考案のイオン源用電極
は、アルミニウムから成る２枚の電極板間に、冷媒を通
す冷却パイプを挟み込むと共にこれら三者間を、チタン
を介在させて接合して成ることを特徴とする。

〔作用〕

アルミニウムから成る２枚の電極板および冷却パイプの
三者間を、中間材としてチタンを介在させて接合する
と、均一で良好な拡散接合が得られることが実験によっ
て確かめられた。

〔実施例〕

第１図は、この考案の一実施例に係る電極を部分的に示
す拡大断面図であり、第２図の線Ｉ−Ｉに沿う断面図に
相当する。第２図は、第１図の電極の全体例を示す平面
図である。

この電極30は、アルミニウムから成り、相対向する位置
に冷却パイプ33の埋め込み用の溝31bおよび32bをそれぞ
れ有する上下２枚の電極板31および32間に、冷媒を通す
冷却パイプ33を完全に挟み込むと共に、電極板31、電極
板32および冷却パイプ33の三者間を、チタン34を介在さ
せて接合して成る。

より具体的には、アルミニウムから成る２枚の電極板3
1、32および例えばステンレスパイプから成る冷却パイ
プ33の間に、チタン箔を挟んでおいて、それらを熱間等
方圧加圧法（HIP法）によって拡散接合させたものであ
る。

両電極板31および32には、冷却パイプ33を避けた所に、
この例ではイオンビーム引出し用の多数の孔31aおよび3
2aが上下同じ位置に設けられている。

第２図中の35は、電極30の裏面側に設けられていて、各
冷却パイプ33に対する冷媒（例えば冷却水等）の供給お
よび排出を行うためのマニホールドである。

上記のような電極30によれば、中間材としてチタン34を
介在させて接合していることで、電極板31、電極板32お
よび冷却パイプ33の三者間、特に電極板31と32の間にお
いて均一で良好な拡散接合が得られる結果、接合部分の
接合強度が向上し、かつ真空リークの恐れがなくなり、
信頼性が向上する。

具体的な実験結果の一例を示すと、20μｍ厚のチタン箔
を２枚のアルミニウム板間に挟んで両者を熱間等方圧加
圧法によって接合させた。その結果、アルミニウムとチ
タン間の境界が一様に拡散していることが顕微鏡によっ
て確かめられた。また、２枚のアルミニウム板間の真空
リーク量は５×10^-11Torr・l/sec以下で、リークは認め
られなかった。

比較のために、チタンの代わりにインジウムを中間材と
して用いてみたが、アルミニウムとインジウム間の境界
面に空洞部が多くできており、良好な接合は得られなか
った。

なお、チタンを介在させる領域は、第２図を参照して、
電極30の全面が実際的ではあるが、接合強度や真空リー
クの点であまり問題にならない部分、例えば孔31a、32a
および冷却パイプ33の周りを除いた電極30の周縁部には
必ずしもチタンを介在させなくても良い。

また、上記電極30におけるイオンビーム引出し用の孔の
形状は、上記例のような多数の孔31a、32a以外に、それ
らをつないだようなスリット状のものも採り得る。

また、上記電極30は、イオン源における最プラズマ側の
電極以外の電極にも勿論使用することができる。

〔考案の効果〕

以上のようにこの考案によれば、中間材としてチタンを
介在させて接合していることで、アルミニウムから成る
２枚の電極板と冷却パイプの三者間、特に電極板間にお
いて均一で良好な拡散接合が得られる結果、接合強度や
真空リークの点で信頼性が向上する。

しかも、従来のロウ付けによる電極と比べれば次のよう
な利点がある。

即ち、プラズマ中へのロウ材や冷却パイプを構成する物
質が不純物として混入することがなくなり、その結果、
不要な元素がイオンビーム中に混入する問題が起こらな
くなる。

また、ロウ付けに伴う冷却パイプからの冷媒漏れの恐れ
もなくなる。

また、冷却パイプと電極板間の接触面積が大きくなり冷
却効率が良くなるので、電極板にアルミニウムという安
価な材料を用いることができるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この考案の一実施例に係る電極を部分的に示
す拡大断面図である。第２図は、第１図の電極の全体例
を示す平面図である。第３図は、従来の電極の一例を部
分的に示す断面図である。第４図は、この考案の背景と
なる電極の一例を部分的に示す断面図である。 30…実施例に係る電極、31,32…電極板、33…冷却パイ
プ、34…チタン。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】イオン源においてイオンビームの引出しに
   用いられる電極であって、アルミニウムから成る２枚の
   電極板間に、冷媒を通す冷却パイプを挟み込むと共にこ
   れら三者間を、チタンを介在させて接合して成ることを
   特徴とするイオン源用電極。