JPH07262946A

JPH07262946A - イオン源

Info

Publication number: JPH07262946A
Application number: JP6050535A
Authority: JP
Inventors: Takahisa Nagayama; 貴久永山; Naomitsu Fujishita; 直光藤下; Kazuo Yoshida; 和夫吉田; Katsuhisa Kitano; 勝久北野
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1994-03-22
Filing date: 1994-03-22
Publication date: 1995-10-13

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】ＰＩＧ型多価イオン源において、大電流の多
価イオン電流を引き出すことのできる、長寿命で信頼性
の高いイオン源を提供する。さらに、複数の多価イオン
または大きく異なる条件のイオンをビーム輸送系に入射
可能とする。【構成】カソード１のまわりに磁性材料２２を配置し
て、磁束がカソードからイオン生成部１６に向けて集束
するように構成し、また、放電部（両端）とイオン生成
部との間に電界を印加してプラズマからの電子も利用
し、イオン生成部の電流密度をあげ多量の多価イオンを
生成できる構成とした。更に、イオン源内の圧力を制御
できるよう、アノード１０、カソード間のギャップから
のガスの流出機構、不活性ガスの導入機構及びイオンビ
ームの引出し条件が異なる場合でも確実にビームをビー
ム輸送系に入射できるイオン源の駆動、制御系を設け
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、複数の多価イオンを
利用した装置、例えば癌治療装置等に使用される重粒子
線加速装置や、半導体製造に用いられる高エネルギーイ
オン注入装置に用いられるＰＩＧイオン源に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】図36は例えば特開平4-106843号公報や
H.Schulte,W.Jacoby and B.H.Wolf著作による文献IEEE
Trans. on Nucl.Sci.NS-23,2,1042(1976) に記載された
従来のＰＩＧイオン源を示す断面図である。図において
１はフィラメント電源、２はフィラメント、３はボンバ
ード電源、４はコイル、５は磁極、６はヨーク、７はカ
ソード、７ａはカソード支持部、８は熱シールドで、カ
ソード７、カソード支持部７ａ、熱シールド８は同電位
でカソード部と総称する。９は放電電源である。10〜12
はアノードで同一部材、同一電位であるが、それぞれの
場所に応じて、放電部15はアノードＡ10、絞り部はアノ
ードＢ11、イオン生成部16はアノードＣ１２でその形状
からチムニー部と呼ばれる。１３は反射電極、14はガス
供給パイプ、15は放電部、16はイオン生成部、17は引き
出し電極、18は引き出し電源、19はイオン取り出し口、
20はイオンビーム、21はイオンビームを利用する所定の
位置に運ぶビーム輸送系である。

【０００３】次に動作について説明する。まず、フィラ
メント電源１により供給される電流で加熱されたフィラ
メント２から、ボンバード電源３の印加する電界により
熱電子が引き出され、磁束発生手段（例えばコイル４、
磁極５、ヨーク６）によって生成された磁束に沿ってカ
ソード７に達する。

【０００４】引き出された熱電子は、電界により加速さ
れ、カソード７に衝突し、カソード７を加熱する。この
ときボンバード電源３の加熱電力を小さく抑えかつ、カ
ソード７の温度を2000℃以上の高温に加熱するために、
カソード７の周辺に熱シールド８を設置している。

【０００５】一方、加熱されたカソード７から、カソー
ド７とアノードＡ（放電部）10の間に放電電源９によっ
て印加された電界によって熱電子が引き出される。この
熱電子はアノードＢ（絞り部）11、アノードＣ（チムニ
ー部）12を通過して反射電極13に跳ね返され、カソード
７−反射電極13間を往復する。この過程で電子がアノー
ドに逃げるのを防ぐために、通常磁束発生手段により数
1000ガウスの磁束が印加される。

【０００６】この電子によって、ガス供給パイプ14を介
して放電部15に供給されたガスが電離され、放電部15で
アーク放電が起こる。この放電の一部がガスの流れに従
ってイオン生成部16まで延びてイオン生成部16のガスが
高密度のプラズマとなり、多価イオンが発生し、引き出
し電極１７に引き出し電源18によって印加された電位に
よって、イオンビーム20がアノードＣ（チムニー部）12
に設けられたイオン取り出し口19から引き出される。な
お、放電部は、放電開始、維持の電圧に相当するようイ
オン生成部と比べて圧力が高くなるように設定するた
め、通常ガスは放電部側から導入される。

【０００７】この際、イオン生成部16のガスの量が少な
い方が、イオン生成部16の多価イオンの割合を高くでき
る。しかし、放電部15のガスの量が少ないと、放電が起
こりにくく、また、放電が起こっても不安定となり、プ
ラズマを維持するのが難しくなる。このため、アノード
Ｂ（絞り部）11を設け、前記イオン生成部16のガスの量
が放電部15のガスの量より少なくなるように構成してい
る。

【０００８】図37は、引き出されたイオンビーム20の軌
道についての説明図である。図は、図36の磁束に垂直な
面の断面図で、イオンビーム取り出し口を含む面であ
る。イオンビーム20は、前記磁束によって曲げられ、各
イオン固有の軌道を通って、以後のビーム輸送系21に入
射する。一方、イオン源の動作条件を変化させるため
に、磁束密度を変化させると、ビーム軌道も変化し、ビ
ーム輸送系21にビームが入らなくなる。このため、従来
は各イオン種にあわせて予め設定した磁束密度で使用す
るか、引き出し電源18の電圧を変化させ、ビーム軌道を
調整している。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来のイオン源では以
上の様な構成で多価イオンを生成している。そのためこ
の構成で多価イオン生成量を上げるには、イオン生成部
を通過する電子の量即ちカソードからの電子放出電流密
度を上げればよい。電子放出電流密度を上げる方法に
は、カソードの面積を増加させる方法とカソードの温度
を上げる方法の２つがある。

【００１０】まず、カソードの温度が一定の条件でカソ
ードの面積を増加させる方法について説明する。イオン
生成部に到達できる電子は、アノードＢ（絞り部）の開
口と同面積のカソード表面から放出される電子のみとな
る。これは、アノード−反射電極間で電子を往復させる
際に電子がアノードに逃げないように印加される磁束が
軸に平行に走っており、磁束に拘束された、電子は径方
向に移動できないためである。このため、イオン生成部
を通過する電子の量を増やすために、カソードの面積を
増やしても、アノードＢ（絞り部）の面積を増やさなけ
れば実効的な電子の量は増加しない。一方で、アノード
Ｂ（絞り部）の開口面積を増やすと、放電部とイオン生
成部との間のガスの量に差がつかなくなり、全体として
は多価イオンの生成量が下がってしまうという問題があ
った。

【００１１】次に、電子放出電流密度を上げるためにカ
ソードの温度を上げるという方法について説明する。通
常の使用条件において、既にカソード上面の温度は溶融
点寸前まで上がっており、カソード加熱電力を上げてカ
ソード温度を上げることは難しい。アノード下面（電子
放出面）の温度を上げるためには、アノード側面、及び
下面からの熱放射を抑えて、カソード全体の温度をより
均一にする必要があるが、従来、カソード下面には熱シ
ールドが設置されておらず、側面の熱シールドも一重の
ために、十分にカソード下面の温度が高くならないとい
う問題があった。

【００１２】また、従来のイオン源では放電部に供給し
たガスが、アノードとカソードの間のギャップから流出
し、周辺の圧力が高くなる。そのため、イオンビームの
輸送に必要な高真空を保ち、効率よくイオンを取り出す
ためには、高価な大排気量の真空ポンプが必要となると
いう問題があった。

【００１３】また、イオン生成部に入射する電子は、高
々カソードから引き出される熱電子である。さらに多量
の電子を引き出すために、放電部のプラズマ中の電子の
利用が考えられるが、放電部の電子のエネルギは小さ
く、多価イオン生成のためのエネルギとしては不十分で
あった。

【００１４】さらに、多価イオンの存在密度は、イオン
が壁面と衝突して失われるため、中心の方が存在密度が
高い。しかし、イオン取り出し口の位置は、通常アノー
ドＢ（絞り部）の内面の延長面上に設けており、効率的
なイオンの取りだし方をしていなかった。

【００１５】一方、複数の多価イオンを利用するため
に、イオン種を変化させたり、磁束密度の条件を変化さ
せる場合、引き出されたイオンビームをビーム輸送系に
入射させるためには、引き出し電圧を変化させてビーム
軌道を調整する必要がある。しかし、引き出し電圧を大
きくする場合には引き出し電極とイオン源との間の耐電
圧が問題となり、十分に大きい引き出し電圧をとること
ができない。一方、引き出し電圧が小さくなりすぎる
と、イオン生成部から十分なイオンを引き出すことが出
来なくなる。このため、引き出し電圧だけではイオンビ
ームの軌道を調整できる範囲が限定され、大きく異なる
条件のイオンビームはビーム輸送系に入射することがで
きないという問題を生ずる。

【００１６】この発明は前記のような問題点を解消する
ためになされたもので、大電流の多価イオンを得ること
ができるイオン源、また放電部が反応性ガスにより腐食
されない等長寿命で信頼性の高いイオン源を提供するこ
とを目的とする。さらに複数の多価イオンまたは大きく
異なる条件のイオンをビーム輸送系に入射可能な制御性
のよい信頼性の高いイオン源を提供することを目的とす
る。

【００１７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係るイ
オン源は、イオン生成部で磁束を収束させる手段を備え
たものである。

【００１８】請求項２の発明に係るイオン源は、請求項
１の磁束を収束させる手段が少なくとも２個以上あるこ
とを規定したものである。

【００１９】請求項３の発明に係るイオン源は、請求項
１の磁束を収束させる手段として、放電部の周辺に高透
磁率部材を備えたものである。

【００２０】請求項４の発明に係るイオン源は、請求項
３のイオン源に用いた高透磁率部材によって囲まれる放
電空間の、磁束に垂直な断面の一部が小さくなるような
高透磁率部材を用いることを規定したものである。

【００２１】請求項５の発明に係るイオン源は、請求項
３または４のイオン源に用いた高透磁率部材の磁束に平
行な断面積が変化することを規定したものである。

【００２２】請求項６の発明に係るイオン源は、請求項
３〜５のイオン源に磁束誘導部材を備えたものである。

【００２３】請求項７の発明に係るイオン源は、請求項
６の磁束誘導部材が磁束発生手段の一部であることを規
定したものである。

【００２４】請求項８の発明に係るイオン源は、請求項
３〜７のイオン源に高透磁率部材の冷却手段を備えたも
のである。

【００２５】請求項９の発明に係るイオン源は、請求項
１または２のイオン源のイオン取り出し口の周辺に高透
磁率部材を備えたものである。

【００２６】請求項１０の発明に係るイオン源は、請求
項１のイオン源の放電部内に放電部の熱伝導を抑制する
手段を２重に備えたものである。

【００２７】請求項１１の発明に係るイオン源は、請求
項１０の熱伝導を抑制する手段が放電部内に設けられた
隔壁であることを規定したものである。

【００２８】請求項１２の発明に係るイオン源は、請求
項１１の隔壁の一部がカソードの一部を取り囲むように
配置されたことを規定するものである。

【００２９】請求項１３の発明に係るイオン源は、請求
項１のイオン源のカソードとアノードとの間のギャップ
を櫛状に構成したものである。

【００３０】請求項１４の発明に係るイオン源は、請求
項１３の櫛状のギャップにおいて、磁束に平行な方向の
ギャップ間隔が磁束に垂直な方向のギャップ間隔よりも
短いことを規定したものである。

【００３１】請求項１５の発明に係るイオン源は、請求
項１のイオン源のカソードとアノードの間にガス遮断物
を配置したものである。

【００３２】請求項１６の発明に係るイオン源は、請求
項１５のガス遮断物に導電性物質が付着するのを防止す
る手段を設けたものである。

【００３３】請求項１７の発明に係るイオン源は、請求
項１６の導電性物質が付着するのを防止する手段がガス
遮断物の放電部側に設けた溝であることを規定したもの
である。

【００３４】請求項１８の発明に係るイオン源は、請求
項１６のガス遮断物に導電性物質が付着するのを防止す
る手段が、ガス遮断物の放電部側に設けたカバーである
ことを規定したものである。

【００３５】請求項１９の発明に係るイオン源は、イオ
ン生成部に圧力を制御する手段を備えたものである。

【００３６】請求項２０の発明に係るイオン源は、請求
項１９の圧力制御手段が、イオン取り出し口とは独立に
設けられた少なくとも１個以上の開口部によることを規
定したものである。

【００３７】請求項２１の発明に係るイオン源は、請求
項１９の圧力制御手段が、ガス供給手段であることを規
定したものである。

【００３８】請求項２２の発明に係るイオン源は、請求
項２１のガス供給手段が、それぞれ独立に制御された複
数個の供給手段であることを規定したものである。

【００３９】請求項２３の発明に係るイオン源は、請求
項２１または２２のイオン源において、放電部とイオン
生成部とでガスの供給を独立に制御することを規定した
ものである。

【００４０】請求項２４の発明に係るイオン源は、請求
項２２または２３のイオン源においてガスの種類または
ガスの供給量によりガスの供給を独立に制御することを
規定したものである。

【００４１】請求項２５の発明に係るイオン源は、放電
部のアノードとイオン生成部のアノードを独立に形成
し、それらの間に電位差を設けたものである。

【００４２】請求項２６の発明に係るイオン源は、請求
項２５の電位差をもたせる手段として放電部のアノード
とイオン生成部のアノードの間に抵抗を配置したことを
規定したものである。

【００４３】請求項２７の発明に係るイオン源は、請求
項２５の電位差をもたせる手段として放電部とイオン生
成部で電離度の異なるガスを供給することを規定したも
のである。

【００４４】請求項２８の発明に係るイオン源は、請求
項２７の放電部に供給するガスとして不活性ガスを用い
ることを規定したものである。

【００４５】請求項２９の発明に係るイオン源は、請求
項２５のイオン源の放電部にガスを供給する手段の一部
を絶縁物で構成し、該絶縁部内を通過するガス流を横切
るように磁界を発生させる手段を備えたものである。

【００４６】請求項３０の発明に係るイオン源は、請求
項２９の磁界を発生させる手段が永久磁石とそれに接続
された磁性部材からなることを規定したものである。

【００４７】請求項３１の発明に係るイオン源は、イオ
ン生成部に設けられたイオン取り出し口の位置をカソー
ドの磁束に垂直かつ放電部に面している面および、放電
部とイオン生成部との間をつなぐ空間の磁束に垂直な面
よりも内側に規定したものである。

【００４８】請求項３２の発明に係るイオン源は、イオ
ン源の駆動機構を備えたものである。

【００４９】請求項３３の発明に係るイオン源は、イオ
ンビームが通過する軌道上に、開口部を有する板を配置
し、該板に流れ込む電流が最小になるように、請求項３
２の駆動機構により、イオン源の位置を制御するもので
ある。

【００５０】請求項３４の発明に係るイオン源は、請求
項３３の開口部を有する板を少なくとも２枚以上配置し
たことを規定したものである。

【００５１】請求項３５の発明に係るイオン源は、請求
項３２〜３４のイオン源において、ビーム軌道上の点と
イオン引き出し口との間のビーム軌跡長がほぼ一定にな
るようにイオン源の位置を制御することを規定したもの
である。

【００５２】

【作用】この発明の請求項１に係るイオン源は、イオン
生成部で磁束を収束させる手段を備えたので磁束に拘束
されている電子も、イオン生成部に収束されるので、イ
オン生成部により多量の電子を送り込むことができ、多
価イオンの発生量を増加即ち大電流多価イオンを発生さ
せることができる。

【００５３】この発明の請求項２に係るイオン源は、請
求項１の磁束を収束させる手段を複数備えたので、より
効率良く電子が収束され、イオン生成部により多量の電
子を送り込むことができ、多価イオンの発生量を増加即
ち大電流多価イオンを発生させることができる。

【００５４】この発明の請求項３に係るイオン源は、放
電部の周辺に高透磁率部材を配置したので、カソードか
らイオン生成部方向にかけられた磁束を吸収するように
作用する。このため、放電部の磁束密度は、小さくな
る。イオン生成部の周辺には、高透磁率部材がないた
め、磁束密度は高透磁率部材がない場合とほとんど変わ
らない。その結果、磁束は放電部からイオン生成部にか
けて収束されることになり、それに伴ってカソード下面
から放出される電子も収束され、イオン生成部により多
量の電子を送り込むことができ、多価イオンの発生量を
増加即ち大電流多価イオンを発生させることができる。

【００５５】この発明の請求項４、５に係わるイオン源
は、放電部の周辺に配置した高透磁率部材の磁束に平行
な断面形状を変化させたので、磁束の吸収による放電部
とイオン生成部の間の磁束密度差をさらに大きくするこ
とができ、イオン生成部へ多量の電子を送り込むように
作用する。

【００５６】この発明の請求項６、７に係わるイオン源
は、放電部の周辺に配置した高透磁率部材へ磁束を誘導
するための磁束誘導部材を配置したので、磁束を効率よ
く誘導するように作用する。また、磁束誘導部材が磁束
発生手段の一部であるため放電空間での磁束密度の設計
が容易となり、磁束をより効率よく誘導するように作用
する。

【００５７】この発明の請求項８に係わるイオン源は、
高透磁率部材を冷却する手段を備えたので、カソードか
らの輻射熱等の加熱によっても磁性が失われることなく
機能を維持するよう作用する。

【００５８】この発明の請求項９に係わるイオン源は、
イオン取り出し口の周辺に高透磁率部材を配置したの
で、電子やイオンのような荷電粒子の閉じ込め効率の高
いミラー型磁場が構成され多価イオン生成率が向上する
よう作用する。

【００５９】この発明の請求項１０〜１２に係わるイオ
ン源は、放電部内に放電部の熱伝導を抑制する手段を設
けたので、カソード側面や下面からの熱放射が抑制さ
れ、カソードを高温に維持できるよう作用する。また、
放電部内に独立して隔壁を設けて、熱伝導を抑制する手
段としたので、カソードからの熱伝導を効率良く遮断で
きる。さらに、この隔壁の一部がカソードの一部を取り
囲むように配置されたので、カソードの周辺は従来から
の熱シールドと併せて２重の熱シールドが形成され、カ
ソードからの熱放射が抑制され、高温を維持するよう作
用する。

【００６０】この発明の請求項１３、１４に係わるイオ
ン源は、カソードとアノードとの間のギャップを櫛状に
構成したので、ギャップにおけるガスの流出を防止し、
真空度を維持、即ち圧力変動を押えることに多価イオン
を安定して発生させるように作用する。さらに、ギャッ
プの間隔を磁束に略平行な方向を略垂直な方向より短く
構成することで、ガス流路を細く、長く構成し、より効
率的にガスの流出を抑制するように作用する。

【００６１】この発明の請求項１５〜１８に係わるイオ
ン源は、カソードとアノードの間のギャップにガス遮断
物を配置したので、カソードとアノードの間のギャップ
からのガスの流出を抑制するよう作用する。また、絶縁
物の放電部側に溝を設けるているので、放電部からスパ
ッタ等によって生成される導電性粒子の付着による絶縁
破壊を抑制するよう作用する。さらに、障壁を配置した
ので、導電性粒子の付着による絶縁破壊を一層抑制する
よう作用する。

【００６２】この発明の請求項１９〜２４に係わるイオ
ン源は、イオン生成部に圧力を制御する手段を設けたの
で、例えば、磁束に沿って移動する電子のイオン生成部
への到達量電子の量を増加させるため、アノードＢ（絞
り部）の開口面積を広げてイオン生成部のガス量が多く
なってもイオン生成に必要な圧力が維持できるようガス
抜き作用を有する。イオン生成部は、ガスがたまりやす
い管状の構造のため、ガス抜きのための開口部から、排
気系へガスを抜き、イオン生成部内を引圧しやすくする
ため、微量な制御が可能となる。また、イオン生成部へ
流れ込むガス量が減少しても、多価イオン生成に有効な
ガスをイオン生成に最適な圧力で供給できるように作用
する。さらに、ガス供給手段がそれぞれ独立に、また、
放電部とイオン生成部とで独立にガス種やガス流量が制
御されるので、例えば、電離度や腐食性等の特性により
ガスの供給場所、即ち放電部かイオン生成部か、とガス
流量が制御され、イオン生成効率が向上するように作用
する。

【００６３】この発明の請求項２５〜２８に係るイオン
源は、放電部のアノードとイオン生成部のアノードを独
立に設け、さらにこれらの間に電位差を設けたので、放
電部で生成されたプラズマからも電子を引き出すことが
できる。そのため、電子を加速し、多価イオン生成に十
分なエネルギーを与えることにより、イオン生成量を増
加させるよう作用する。また、電位差を設ける手段とし
て、抵抗を用いたので、簡便な構成で効率良く、電位差
を発生させることができ、さらに、放電部とイオン生成
部で電離エネルギの異なるガスを供給する方法を用いた
ので、さらに電位差を大きくすることができ、効率良く
イオン生成量を増加させることができる。また、放電部
には不活性ガスを用いたので、低エネルギで電離しやす
く、イオン源の構成金属との反応を抑制するよう作用す
る。

【００６４】この発明の請求項２９、３０に係わるイオ
ン源は、放電部にガスを供給する手段の一部を絶縁物で
構成し、絶縁部内を通過するガス流を横切るように磁界
を発生させる手段を備えたので、放電部のアノードとイ
オン生成部のアノードに電位差を設けることによって、
イオン生成部のアノードとガス供給部がチャンバを介
し、同電位となり、これによりイオン生成部とガス供給
部との間に発生する異常放電またそれに伴う絶縁破壊
を、電子の移動を磁束で拘束して電流が流れないように
することで抑制でき、任意のガス流量即ち任意のガス圧
力で放電部にガスが供給できるように作用する。さらに
絶縁部内を通過するガス流を横切るように磁界を発生さ
せる手段として、永久磁石とそれに接続された磁性部材
からなるため、簡便な構成で効率良く、異常放電を抑制
するように作用する。

【００６５】この発明の請求項３１に係るイオン源は、
イオン取り出し口をイオン生成部の中心軸に近いところ
に設けたので、多価イオン密度の高い位置でのイオンの
引き出しが可能となり、より多量の多価イオンを取り出
せるように作用する。

【００６６】この発明の請求項３２〜３５に係わるイオ
ン源は、駆動機構を備えたので、生成条件が大きく異な
るイオンビーム、即ち軌道の異なるイオンビームであっ
ても所望のビーム輸送系に入射するよう作用する。ま
た、ビーム輸送系の入口に開口部を有する板を配置した
ので、開口部を通過しないビーム電流をモニタすること
ができ、このビーム電流を最小にするようイオン源の位
置を制御し、イオンビームがビーム輸送系に入射するよ
うに作用する。さらに、ビーム輸送系の入口に開口部を
有する板を複数枚連続して配置したので、それぞれの開
口部を通過しないビーム電流をモニタし、それぞれのビ
ーム電流が最小になるようにイオン源の位置を制御する
ことで、イオンビームの入射角度を制御するよう作用す
る。さらに、ビーム輸送系の入口とイオン取り出し口と
の間のビーム軌跡長が、ほぼ同一となるようなイオン源
の位置を制御したので、イオンビームの広がりまで考慮
した最適なイオンビームの入射角度が一意的に決るよう
作用する。

【００６７】

【実施例】

実施例１．以下、請求項１、３の発明の一実施例を図を
用いて説明する。図１は、この発明のイオン源の構成を
示す図で、図中には便宜上請求項１、３、６、８、１
０、１１、１２、１５の発明の要素を含んでいる。図に
おいて、１〜21は上記従来構成図の箇所と同様であるた
め、その説明を省略する。22は高透磁率部材、24は磁
束、25は水管、27は放電室壁、28はカバー、29は封止リ
ングである。図２は、この発明によるイオン源の構成を
示す原理図で、磁束分布を示すための図で、23は磁束で
ある。この実施例では、電磁軟鉄で作られた磁束吸収リ
ング22が図１中の放電室の周囲、従来例ではアノードＡ
10の内部に相当する部分に、または放電室壁27の外側に
配置されている。電磁軟鉄の比透磁率は数1000、飽和磁
束密度は約1.5Ｔである。本発明の装置の主要部品の内
チャンバ材、放電室等金属性の部材はステンレスもしく
は高融点金属、銅等の非磁性材で形成されており、その
比透磁率はほぼ１である。

【００６８】次に動作について説明する。まず図２中
(a)において、カソード７から引き出された電子が、磁
束吸収リング22によって曲げられた磁束に沿って収束さ
れ、イオン生成部16に達する。この動作を図中(b)、(c)
について説明する。(b)に示されるように、磁束吸収リ
ング22がない場合の磁束は、磁極５の間をほぼ平行に走
っている。これに磁束吸収リング22を入れた場合の磁束
の変化を(c)に示す。図に示されるように、磁束吸収リ
ング22の比透磁率が高いことから磁束23が磁束吸収リン
グ22に吸収されることにより、磁束吸収リング22に囲ま
れた空間の磁束密度は小さくなり、磁束吸収リング22を
通過した磁束は中央部（イオン生成部16）で絞られる。
このため、磁束に沿って移動するカソード７から引き出
された電子もイオン生成部16に絞られ、電流密度が高く
なり、より多くの多価イオンが生成される。

【００６９】図３は、磁束吸収リング22の断面を示した
ものである。上記実施例において高透磁率部材は磁束吸
収リング22と称される、例えば(a)に示されるようなリ
ング状であるものについての例を示したが、リング状で
ある必要はなく、(b)に示されるように半割りにした
り、図２(c)に示されるように多角形形状を分割して組
立を容易にするよう構成してもよい。なお、本実施例で
は電磁軟鉄を用いた例について示したが、本例のように
他の装置構成部品よりも比透磁率が一桁以上大きいよう
な材料で、本例のようにできるだけ飽和磁束密度の大き
な材料であればよい。例えば、他の鉄系の材料であれば
この条件はほぼ満たす。

【００７０】実施例２．以下、請求項１、３、４の発明
の一実施例を図を用いて説明する。図４は、この発明に
よるイオン源の構成の一部の原理を示すもので、図１中
の放電室周辺を示したものである。(a)、(b)は、実施例
１で用いた磁束吸収リング22により形成される、放電空
間の磁束に垂直な断面の一部が小さくなるように磁束吸
収リング22の断面形状を構成した実施例である。(a)の
構成においては、磁束吸収リング22から出て来る磁束が
より中心軸に近いところから出て来るため、アノードＢ
（絞り部）11で局所的に磁束密度が高くなり、実施例１
の場合よりさらに、カソード７から引き出された電子も
イオン生成部16に絞られ、電流密度が高くなり、より多
くの多価イオンが生成される。また、(b)の構成は、磁
極に対向する側の断面積が大きいため、磁極からの磁束
をより吸収する作用があり、放電部15とイオン生成部16
（図示せず）との磁束密度の差を大きくすることができ
るため、より多くの多価イオンが生成される。また、実
施例１の場合と同様、磁束吸収リング22はリング状でな
くてもよく、また、分割されていてもよい。

【００７１】実施例３．以下、請求項１、３〜５の発明
の一実施例を図を用いて説明する。図５は、この発明に
よるイオン源の構成の一部の原理を示したもので、実施
例１の図１、２で用いた磁束吸収リング22の断面積が軸
方向で変化するよう構成した実施例である。(a)におい
て、上方の広い面からより多くの磁束を吸収して、下方
の狭い面から放出することにより、アノードＢ（絞り
部）11で局所的に磁束密度が高くなる。さらに、広い面
で磁束が吸収され、上方の磁束密度が下方より小さくな
り、磁束密度が最も小さい面をリングの中央より上方に
もって来ることができる。このため、カソード７を短く
構成することができ、カソードからの放熱が小さくな
り、カソードの温度が上がるため、カソードからの放出
電子の量が多くなる。また、実施例１の場合と同様、磁
束吸収リング22はリング状でなくてもよく、また、分割
されていてもよい。さらに、図中(b)に示されるよう
に、磁束に平行な方向に分割されていてもよい。

【００７２】実施例４．以下、請求項１、３〜６の発明
の一実施例を図を用いて説明する。図６は、この発明に
よるイオン源の構成の一部を示したもので、図１中の放
電部周辺の構成原理図である。図において24は磁束誘導
部材である。磁束誘導部材は実施例１〜３の高透磁率部
材22に用いたのと同じ電磁鋳鉄等、高透磁率で飽和磁束
密度の高い材質がよい。図中(a)では、磁束誘導部材24
を磁極５の近くに配置し、予めある程度磁束を集めるこ
とによって、磁束吸収リング22の磁束吸収効率を高め、
リング内部の磁束密度を小さくすることができる。(b)
では、(a)の実施例の磁束誘導部材24の磁束収集効率を
さらに高めたものである。十分な厚みを持つ飽和磁束密
度の高い材料を用いれば、この構成で、放電部15の磁束
密度を０近くまで落とすことも可能である。しかし、放
電部15といえども、安定な放電を行うためにある程度の
磁束は必要（電子の閉じ込めが必要）であるから、(a)
と(b)との中間の形状の磁束誘導部材24を用いるか、磁
束誘導部材24の厚みを薄くして磁束を飽和させ、漏れ磁
束を増やして用いる必要がある。本実施例では実施例１
の高透磁率部材22に磁束誘導部材24を付加した例につい
て示したが、図中(c)、(d)のように、実施例２、３に示
される高透磁率部材22に磁束誘導部材24を付加するとさ
らに磁束密度を制御することが可能であることはいうま
でもない。

【００７３】実施例５．以下、請求項１、３〜７の発明
の一実施例を図を用いて説明する。図７は、この発明に
よるイオン源の構成の一部を示したもので、実施例４に
用いた磁束誘導部材24として、磁極５自身を加工して磁
束誘導部材24とした例である。これらの磁束誘導部材24
を用いると、放電部15の磁束密度を下げてイオン生成部
16への磁束の収束率を高める以外にも、コイル電流はほ
ぼ磁極５間ギャップに比例するため、磁極５間ギャップ
を小さくして、同等の磁束密度を得るためのコイル電流
を小さくできる。なお、実施例４と同様、実施例２、３
に示される高透磁率部材２２に磁束誘導部材24を付加す
るとさらに磁束密度を制御することが可能であることは
いうまでもない。

【００７４】実施例６．以下、請求項１、３〜８の発明
の一実施例を図を用いて説明する。図８は、この発明に
よるイオン源の構成の一部を示したもので、図１中の放
電部周辺の構成原理図である。図において、25は水管で
ある。図中(a)、(b)、(c)、(d)は、磁束吸収リング22に
冷却手段を備えた多様な実施例を示している。(a)は、
磁束吸収リング22を冷却された部材（非磁性材料）には
め込むか、もしくはロウ付けした構造である。この構造
は製作は簡単だが、カソード７からの熱輻射によってリ
ングが加熱され、十分な冷却効果が獲られない場合もあ
るため、カソードの熱輻射が遮断できる構造のもの、あ
るいはカソード温度が比較的低いものには適している。
(b)、(c)はリングを冷却された部材で覆った例を示して
いる。製作コストは(a)の例よりも上がるが、冷却効果
は向上する。(d)は磁束吸収リング22を流体で直冷する
構造を示している。このような構成では、流体に水を用
いる場合には、磁束吸収リング22の錆を防ぐために、リ
ングを磁性を持つステンレスのような防錆材料で構成す
るほうがよい。また、メッキや防錆加工を施してもよ
い。もしくは、電磁軟鉄の特性を劣化させることのない
流体を用いてもよい。なお、実施例１〜４に示されるよ
うに高透磁率部材22の形状を変えたり、高透磁率部材22
に磁束誘導部材24を付加したりするとさらに磁束密度を
制御することが可能であることはいうまでもない。

【００７５】実施例７．以下、請求項１、２、９の発明
の一実施例を図を用いて説明する。図９は、この発明に
よるイオン源の構成を示した図で、図１中の放電部とイ
オン生成部の構成原理図である。図において、26はイオ
ン生成部16の中央付近に配置した高透磁率部材である。
図中(b)は(a)中のＡ−Ａ’断面を示しているが、ここで
は、高透磁率部材はコの字型の電磁軟鉄で作られた磁性
板が用いられている。この図に示されるように中央に磁
性板26を配置すると、中央付近の磁束密度が小さくな
り、磁束吸収リング22と磁性板26との間の磁束密度が高
いために、ミラー型の磁場配位が形成され、中央付近で
生成された荷電粒子が磁束密度の高い部位で反射される
ために、イオンの閉じ込め効率が上がり、多価イオン生
成効率が高くなる。なお、実施例１〜６で示されたイオ
ン源の構成に図９のように高透磁率部材をイオン生成部
16の中央付近に配置することによりさらに多価イオン生
成効率が高くなることはいうまでもない。

【００７６】実施例８．以下、請求項１、１０、１１の
発明の一実施例を図を用いて説明する。図10は、この発
明によるイオン源のうち放電部の構成を示した図で、図
１中の一部の構成原理図である。図において、27は放電
部15の熱伝導を抑制するための隔壁で、この実施例で
は、高融点金属（タングステン、モリブデン、タンタル
等）で作られた放電室壁が用いられている。28はフィラ
メント２の破損を防止するためのカバーである。次に動
作について説明する。フィラメント２から引き出される
電子によってカソード７上面に加えられた熱は、カソー
ド７を伝わってカソード７下面（電子放出面）に達す
る。この過程で、カソード７側面から輻射によって熱が
失われる。これを少なくするため、通常熱シールド８が
設けられている。一方カソード７下面からも輻射によっ
て熱が失われる。カソード７上面とカソード７下面の温
度差は、これらの失われる熱量にほぼ比例するため、カ
ソード７上面の温度がほぼ融点付近の場合、隔壁27によ
り、これらの熱輻射を抑え、カソード７下面の温度下降
を抑制することができた。

【００７７】本実施例においては、カソード７下面に面
する放電室壁27を別の部材で構成しているため、熱伝導
が小さく、カソード７下面に対する熱シールドとして用
いることにより、カソード７下面からの熱放射を抑えて
いる。この際、放電室壁27の支点の面積を減らした方が
伝熱が小さくなるため、支点を点接触、あるいは線接触
にすると、さらに放電室壁27の伝熱を抑えることが出来
る。

【００７８】実施例９．以下、請求項１、１０〜１２の
発明の一実施例を図を用いて説明する。図11は、この発
明によるイオン源のうち放電部の構成を示した図で、図
１中の一部の構成原理図である。図11は実施例８の隔壁
27の一部をカソード７の周辺に伸ばしたものである。図
に示されるように、放電室壁27の一部を熱シールド８の
裏側まで延ばし、二重の熱シールドを構成することによ
り、熱シールドの効果を高め、カソード７の温度をより
一様にすることで、カソード７下面の温度下降を抑制す
ることができた。

【００７９】実施例１０．以下、請求項１、１３、１４
の発明の一実施例を図を用いて説明する。図12は、この
発明によるイオン源のうち放電部の構成を示した図で、
図１中の一部の構成原理図である。図のように、カソー
ド支持部7aとアノ−ドＡ10の間のギャップを櫛状に構成
している。さらに、磁束が上下方向に走っているため、
左右方向には放電が起きない。このため、左右方向のギ
ャップを上下方向に比べて小さく構成することで、ガス
の流出を効果的に抑えることができる。

【００８０】実施例１１．以下、請求項１、１５の発明
の一実施例を図を用いて説明する。図13は、この発明に
よるイオン源のうち放電部の構成を示した図で、図１中
の一部の構成原理図である。図において、29はカソード
7aとアノードの間のギャップに挟み込まれた絶縁物、こ
こではアルミナで作られた封止リング29が用いられてい
る。封止リング29がない場合には、放電部15に供給され
たガスはカソード7aとアノード間のギャップを通じてフ
ィラメント２周辺に流入し、高温のフィラメント２と、
ガスが反応してフィラメント２の寿命を縮めるという問
題を生ずる。封止リング45を設けることにより、真空チ
ャンバへのガスの流出を抑制して真空ポンプの負担を小
さくするとともに、フィラメントの長寿命化につなが
る。

【００８１】実施例１２．以下、請求項１、１５〜１７
の発明の一実施例を図を用いて説明する。図14は、この
発明によるイオン源に用いた絶縁物の断面図である。こ
こでは実施例11のアルミナ製封止リング29を流用した。
図中(a)においては、封止リング29の放電部15側に溝を
設け、表面を導電性の被膜が覆いにくいように構成して
いる。また、(b)においては、溝をＬ字形に曲げて、放
電部15側から全ての溝の内部の全ての面が見えないよう
に構成することによって、導電性の被膜に覆われるのを
抑止している。

【００８２】図14中(c)、(d)は、絶縁物の封止リング29
の溝加工を一体で行うことが難しい場合に、複数の部品
に分けて、構成した例を示す。図において、部品間の接
平面がＬ字形になっているのは、この部品が外れないよ
うにするためである。

【００８３】実施例１３．以下、請求項１、１５、１
６、１８の発明の一実施例を図を用いて説明する。図15
は、この発明によるイオン源のうち放電部の構成を示し
た図で、図１中の一部の構成原理図である。図におい
て、30は封止リング29の前面に設けられた障壁で、ここ
では熱シールド８の周囲に配置した部品を加工して流用
している。この実施例ではリング状の突起が用いられて
いる。このようなリング状の突起30を設けることで、封
止リング29に導電性の被膜が付着するのを防止できる。

【００８４】実施例１４．以下、請求項１、１５、１
６、１８の発明の別の実施例を図を用いて説明する。図
16は、この発明によるイオン源のうち放電部の構成を示
した図で、図１中の一部構成原理図である。図のように
実施例８、９で用いた放電室壁27の一部を、封止リング
29の前面に設ける障壁として利用してもよいし、別途障
壁を形成してもよい。実施例13と同様、この障壁により
導電性物質の付着を抑制することができる。

【００８５】実施例１５．以下、請求項１９、２０の発
明の一実施例を図を用いて説明する。図17は、この発明
のイオン源の構成を示す図で、図中には便宜上、図１の
請求項１、３、６、８、１０の発明の要素に請求項１９
〜２２の発明の要素を加えた例となっている。図におい
て、31はイオン生成部16のガスの量を減らすためのガス
抜き開口、32はメッシュ、35はガス供給パイプ、39は調
整バルブである。図18は、この発明によるイオン源の一
部の構成を示した摸式図である。図中(a)に示すように
アノードＣ（チムニー部）12の両端にガス抜き開口31を
設けることによって、イオン生成部16におけるガスの量
の分布をより均一にすることができる。また、ガス抜き
開口31が大きすぎて、イオンがガス抜き開口31から漏れ
て来る場合には、ガス抜き開口31にメッシュ32を設けれ
ばよい。また、(b)に示されるようにガス抜き開口31全
体を目の細かいメッシュ32にすることで、ガス分布の均
一化とイオンの漏洩防止を同時に実施することができ
る。

【００８６】実施例１６．以下、請求項１９、２０の発
明の別の実施例を図を用いて説明する。図19は、この発
明によるイオン源の構成を示した図で、図17中の一部構
成原理図で図において、33はガス抜き開口31を開閉する
ための蓋、34は該蓋を駆動するためのステーである。こ
の両者によって、ガス抜き開口31の面積を可変にする機
構を構成している。図に示されるようにアノードＣ（チ
ムニー部）12の背面（イオン引き出し口の設けられてい
る面に対向する面）に設けられたガス抜き開口31に対し
て、ステー34により支持された蓋33が移動することによ
って、ガス抜き開口31の面積が変化し、それに従ってイ
オン生成部16のガスの量も変化し、イオン生成部の圧力
を制御する。このような機構を設けることで、異なる価
数のイオン種を生成する場合に、イオン生成部16のガス
の量を変化させる必要が生じた場合でも、真空を破るこ
となくイオン生成条件を変化させることができる。即
ち、より大きな価数のイオンを生成する場合、イオン生
成部16の圧力をより低くしなくてはならないが、ガス抜
き開口31を大きく開いてより引圧にし、ガス圧を変化さ
せることでより多価のイオンを得ることができる。上記
実施例ではアノードＣ（チムニー部）12の背面にガス抜
き開口が設けられた例について示したが、設置する場所
は背面に限ることなく、側面に分散して設けたり、イオ
ン生成部の圧力が制御しやすく、ガス濃度が均一化しや
すい場所であればよい。

【００８７】実施例１７．以下、請求項１９、２１の発
明の一実施例を図を用いて説明する。図20は、この発明
によるイオン源の構成を示した図で、図17中の一部構成
原理図である。図中(b)は、(a)のＡ−Ａ’断面図であ
る。(a)、(b)では、説明のために中央ガス供給パイプ35
をイオン取り出し口19に対向する面に取り付けている
が、このように取り付けると、ガスのほとんどはイオン
取り出し口19から真空中に逃げ、イオン生成部16のガス
の量を変化させることができないが、(c)に示されるよ
うに、イオン取り出し口19に対向しない面に取り付ける
とイオン生成部内の圧力を制御しやすくなる。また、ガ
ス供給パイプの取り付け位置は、イオン生成部16内の圧
力制御が容易で、ガス濃度の均一化が図れる場所であれ
ば、本実施例のように図中Ａ−Ａ’の位置でなくてもよ
い。

【００８８】実施例１８．以下、請求項１９、２１の発
明の別の実施例を図を用いて説明する。図21は、ガス導
入パイプを備えたイオン源の別の実施例を示す背面断面
図(a)と側面断面図(b)で、各々図20の(c)においてＢー
Ｂ’断面、ＣーＣ’断面であり、図17中の一部構成原理
図である。図において、36はじゃま板、37はパイプ拡張
部である。この実施例では中央ガス供給パイプ35から供
給されたガスはじゃま板36に当たって拡散し、パイプ拡
張部37でひろげられてイオン生成部16に達する。このた
め、イオン生成部16のガスの量の分布をほぼ均一にする
ことができる。

【００８９】実施例１９．以下、請求項１９、２１、２
２の発明の一実施例を図を用いて説明する。図22は、こ
の発明によるイオン源の構成を示した摸式図で、図17中
の一部構成原理図である。図において、38はガス供給パ
イプ35を複数連結したガス供給パイプ、39は調整バルブ
である。このように、イオン生成部へのガス供給手段を
複数設けてやれば、ガスをイオン生成部16にほぼ均等に
配分することが可能であり、ガス圧力を容易に制御可能
である。さらに、図中(b)で示されるように、各々のパ
イプのガスの流量をコントロールする調整バルブ39を設
けると、さらに一層イオン生成部16のガスの分布を均一
に保ち圧力を制御可能なことはいうまでもない。

【００９０】実施例２０．以下、請求項１９、２１〜２
４の発明の一実施例を図を用いて説明する。図23は、こ
の発明によるイオン源の構成を示した図で、図17中の一
部構成原理図である。図のようにイオン生成部の複数の
ガス供給パイプ38は調整バルブ39が独立のため、独立に
ガス種類と流量を制御することが可能である。このよう
に構成したイオン源において、放電部のガス供給パイプ
14からアルゴン等の不活性ガスを導入し、イオン生成部
のガス供給パイプ38から二酸化炭素等の目的の多価イオ
ンを生成する材料ガスを導入することにより、多価イオ
ンの種類と量をガス種や圧力により制御することができ
た。また、高温に加熱されたカソードを配置する放電部
に不活性ガスを導入することができ、カソードの高温腐
食を抑制することができた。

【００９１】実施例２１．以下、請求項２５の発明の一
実施例を図を用いて説明する。図24は、この発明のイオ
ン源の構成を示す図で、図中には便宜上、図１、17に記
載の請求項１、３、６、８、10、１９〜２２の発明の要
素に請求項２５、２９の発明の要素を加えた例である。
図において、40は放電部15とイオン生成部16との間に電
位差を設けるための上部アノード電源、41は絶縁リン
グ、44は金属パイプ、45は絶縁パイプである。図25は、
この発明によるイオン源の構成を示す模式図である。図
において、42はプラズマである。この構成において、電
子がカソード７から放電電源10がカソード７に印加する
電位Ｖc（通常数100Ｖ）と上部アノード電源40がアノー
ドＡ（放電部）９に印加する電位Ｖmとの電位差Ｖs＝Ｖ
c−Ｖmによって引き出される。この電子は、ガス供給口
から供給されたガスと作用して、放電部15にプラズマ42
を形成すると共に、アノードＡ（放電部）10とアノード
Ｃ（チムニー部）12との間の電位差Ｖm（通常数ｋＶ）
によってさらに加速され、イオン生成部16に入射し、多
価イオンを生成する。一方、形成されたプラズマ42から
も電子がアノードＡ（放電部）９とアノードＣ（チムニ
ー部）12との間の電位差Ｖmによって引き出され、イオ
ン生成部16に入射する。このため、イオン生成部16に入
射する電子は、上部アノード電源40がない場合に比べて
大きくなり、それにともなって多価イオンの生成量も多
くなる。

【００９２】実施例２２．以下、請求項２５、２６の発
明の一実施例を図を用いて説明する。図26は、この発明
によるイオン源の構成を示す図で、図24中の一部構成原
理図である。図において、43は抵抗である。この構成に
おいては、アノードＡに流れ込む電流Ｉ（Ａ）によって
Ｒ（Ω）の抵抗５０の両端に生ずる電位ＩＲ（Ｖ）が、
上記上部アノード電源４７の印加する電位Ｖmと同様の
働きをする。このような構成では、上部アノード電源40
が不用となり、装置を安価に構成できる。

【００９３】実施例２３．以下、請求項２５〜２８の発
明の一実施例を説明する。図25または図26において、放
電部に電離エネルギの低い不活性ガスを導入し、イオン
生成部に多価イオンとして所望の原料ガスを導入するこ
とで、Ｖsが小さくとも不活性ガスを電離できるため、
同じＶcに対して、Ｖsと比べてさらにＶmを大きくする
ことができる。即ち、ガス供給パイプ14を介して、放電
部15にアルゴンやキセノン等の不活性ガスを導入し、ガ
ス供給パイプ31を介して、二酸化炭素等の材料ガスを導
入することによって、相対的にＶmを大きく構成する。
一個の電子が多価イオンを生成できる個数はＶmが大き
いほど大きくなるため、このような構成をとれば、より
多量の多価イオンを得ることができる。さらに、放電部
に不活性ガスを用いることで、フィラメント等放電部を
構成する部品の腐食を抑制することができる。

【００９４】実施例２４．以下、請求項２５、２９の発
明の一実施例を図を用いて説明する。図27は、この発明
によるイオン源のうち放電部へのガス供給パイプの構成
を示した図で、図24中の一部構成原理図である。図にお
いて、46はガス中の放電を抑止するための磁界を発生さ
せるためのＵ字形磁石である。(b)は(a)のＡ−Ａ’断面
構成図である。図において、Ｕ字形磁石46がない場合に
は、金属パイプ44間に印加された電界により、パイプ内
に放電が発生し、それによって生じるプラズマを通じて
金属パイプ44間に電流が流れ、絶縁が破壊される。しか
し、絶縁パイプ45部に磁束を印加することにより、電子
の移動が妨げられ、放電が抑止される。なお、本発明に
おけるイオン源においては、イオン源動作のために磁束
が加えられているため、ガス供給パイプに発生させる磁
束の方向がイオン源動作のための磁束と同じ場合、又、
イオン源動作のための磁束の影響を十分受けることがで
きる場合は、これを利用しても同様の効果が得られる。

【００９５】実施例２５．以下、請求項２５、２９、３
０の発明の一実施例を図を用いて説明する。図28は、こ
の発明によるイオン源のうち放電部へのガス供給パイプ
の断面構成図で、図24中の一部構成原理図である。図に
おいて、47は棒状磁石、48は環状ヨーク、49は対向磁極
である。(a)、(b)、(c)、(d)は、それぞれ多様な実施例
を示したもので、例えば、(a)の構成において、棒状磁
石47によって生成された磁束は環状ヨーク48を介して対
向磁極49に流れ込み、対向磁極49と棒状磁極47との間に
磁束を形成する。この磁束密度が高いほうが、放電の抑
止力は大きくなる。一方磁束密度は磁極間のギャップに
ほぼ比例する。この図のように環状ヨーク48を用いて磁
極（Ｎ極）を反対の磁極（Ｓ極）の近くまでもって来る
ことで、ギャップ間の磁束密度を高めることができる。

【００９６】図28中(b)は上記構成の対向磁極49に溝を
設け、絶縁管に固定できるようにした実施例である。こ
の場合、絶縁管にはめ込むときに支障がある場合は、
(c)に示されるように対向磁極49、もしくは環状ヨーク4
8を分割してネジなどで接続するか、(d)に示されるよう
に対向磁石の一部に切れ目を設け、はめ込み時にこの切
れ目を広げてはめ込むような構成を用いてもよい。

【００９７】実施例２６．以下、請求項３１の発明の一
実施例を図を用いて説明する。図29は、この発明のイオ
ン源の構成を示す図で、図１、17、24に記載の請求項
１、３、６、８、１０、１１、１２、１５、１９〜２
２、２５、２９の発明の要素にさらに請求項３１を加え
た例を示したものである。図において、イオン取り出し
口19がイオン生成部16の内部まで入り込んでいる。図30
は、この発明によるイオン源の構成を示した図である。
図において、50は電子流、Ｓcは放電部に配置したカソ
ードの放電部に面している面、Ｓsは磁束の断面で最小
のものである。図中(b)は(a)中のＡ−Ａ’断面を示した
ものである。16aはイオン生成部の周辺の多価イオン密
度の低い場所を、16bはイオン生成部の中心付近の多価
イオン密度の高い場所を示す。イオン生成部16において
生成された多価イオンは、壁面に衝突して失われるた
め、多価イオン密度は(b)中に示されるように、周辺部
で小さくなるようなイオンの分布を呈する。このため、
より中心軸に近いところにイオン取り出し口19を設ける
ことにより、多量の多価イオンを引き出すことができ
る。この際、引き出し電極17を中心軸に近づける長さ
は、磁束に拘束されるイオンのラーマ半径から概算でき
る。ラーマ半径ｒは次式で与えられる。ｒ＝Ｍｕｖ／ｑＢｖ＝√（２ｑＶ／Ｍｕ）Ｍ：質量数ｕ：原子質量単位（１．６６×１０^-27ｋｇ）ｖ：粒子の磁束に垂直な速度（ｍ／ｓ）ｑ：電荷（素電荷×価数）（１．６０×１０^-19Ｃ）Ｂ：磁束密度（Ｔ）Ｖ：粒子のエネルギー（ｅＶ）ここで、代表的な条件として、イオン種をヘリウム（質
量数４）の２価イオン、プラズマエネルギを５ｅＶ、磁
束密度Ｂを０．５Ｔとして計算するとｒ＝０．９２ｍｍ
となる。ｒ以内に壁があると、イオンが衝突するため、
ｒより離れた位置に壁を設けなくてはならない。この例
では０．９２ｍｍということになる。しかし、プラズマ
のエネルギには分布があるため、これを考慮すると、こ
の例においても少なくとも壁面から約０．５ｍｍ以内に
生成されたイオンは、磁束による閉じこめが十分ではな
く、壁面に衝突して消滅する。このため、イオン取り出
し口19を０．５ｍｍ以上中心軸側に近づけると多価イオ
ンの存在確率の高い分布箇所からイオンを引き出すこと
ができるようになり、引き出し電流が多くなる。図中
(c)に、Ａ−Ａ’断面における、放電部に配置したカソ
ードの放電部に面している面Ｓcと、磁束の最小断面Ｓs
の投影図を示す。Ｓci、ＳsiはそれぞれＳc、Ｓsの投影
面である。多価イオンの存在確率の高い分布箇所は壁面
への衝突による消滅の影響が少ない、少なくともこのＳ
ci、Ｓsiの重なり部より内側となる。

【００９８】実施例２７．以下、請求項３２、３３の発
明の一実施例を図を用いて説明する。図31は、この発明
によるイオン源の構成を示す図である。図において、51
は回転台、52は回転モータ、53は回転制御回路、54はイ
オンビーム20の通過する所定点に設けられた開口であ
り、この実施例ではスリットが用いられている。55は金
属板Ａ、56は金属板Ｂ、57は電流計Ａ、58は電流計Ｂで
ある。図32は、図31中のイオン源の回転角θと電流計
Ａ，Ｂで計測されるイオン電流の関係を示したものであ
る。図31において、引き出し電極17とイオン源の間に印
加された電圧によって引き出されたイオンは磁束によっ
て曲げられ、スリット54に達する、スリット54を通過し
たビームは後段のビーム輸送系21に入射される。しか
し、磁界や、イオン種、引き出し電圧等の条件が異なる
とビーム軌道は変わる。この場合でも図に示されるよう
にイオン源を回転させれば、スリット54を通過させるこ
とができる。なお、この実施例では、回転中心をイオン
引き出し口に合わせている。

【００９９】ビームがスリット54を通過するようにイオ
ン源の回転角を制御するために、スリット54を構成する
金属板Ａ55と金属板Ｂ56とに流れ込むイオン電流をモニ
ターすれば、自動的にイオン源の回転角θを求めること
ができる。まず金属板Ａ55と金属板Ｂ56が一体になって
いて、流れ込む電流が区別できない場合について説明す
る。この場合イオン源の回転角とスリット54に流れ込む
電流との関係は図32に示されるような関係となる。求め
る回転角はイオン電流が最小値をとる位置なので、回転
原点からビーム電流をモニターしながらイオン源を回転
させ、ビーム電流が増加に転じる点を検出し、そこで回
転を止める。

【０１００】次に、金属板Ａ55と金属板Ｂ56が分かれて
いる場合の制御方法を説明する。金属板Ａ55に入る電流
ＩAと金属板Ｂ56に入る電流ＩBを比較し、ＩA＞ＩBなら
図31のｐ方向にイオン源を回転させ、ＩB＞ＩAならｑ方
向に回転させる。ＩA＝ＩBとなる位置でイオン源の回転
を止める。この場合には、初期のイオン源の回転角を選
ばないという利点がある。

【０１０１】上記実施例では、イオン源の移動が回転の
場合について記述したが、任意の移動であってよい。

【０１０２】実施例２８．以下、請求項３２〜３５の発
明の一実施例を図を用いて説明する。図33は、この発明
によるイオン源の構成を示す図である。図において、59
は移動台、60はレール、61は移動モータ、62は回転移動
制御回路、63はイオンビーム20の通過する所定点に設け
られたもう一つの開口であり、この実施例では後段スリ
ットが用いられている。64は金属板Ｃ、65は金属板Ｄ、
66は電流計Ｃ、67は電流計Ｄである。この実施例におい
ては、図に示されるように、イオンビーム20の軌道が異
なる場合でも、スリット54を通過するビームの位置と入
射角を揃えるように、イオン源を回転、移動させる。図
34は、イオン源の移動量と後段のスリット63を通過する
際の電流計Ｃ、Ｄに計測されるイオン電流の関係を示し
たものである。

【０１０３】本実施例においても、ビームがスリット5
4、後段スリット62を共に通過させるために、金属板Ａ5
5、金属板Ｂ56、金属板Ｃ64、金属板Ｄ65に流れ込むイ
オン電流をモニターすれば、自動的にイオン源の回転角
と移動量を求めることができる。スリット54を通過させ
るように制御する方法については、実施例27と同様であ
る。スリット54と、後段スリット63を共に通過させる方
法について、まず金属板Ｃ64と金属板Ｄ65が一体になっ
ていて、流れ込む電流が区別できない場合について説明
する。ビームがスリット54を通過する条件でイオン源の
位置と後段スリット63に流れ込むイオン電流との関係
は、図34に示されるような関係となる。求める位置はイ
オン電流が最小値をとる位置なので、移動原点からスリ
ット54を通るようにイオン源の回転角を合わせながらイ
オン源を移動させ、後段スリット63に流れ込む電流が増
加に転じる点を検出し、そこで移動を止めればよい。

【０１０４】次に金属板Ｃ64と金属板Ｄ65が分かれてい
る場合の制御方法を説明する。まずイオン源をビームが
スリット54を通るように回転させる。その条件で、金属
板Ｃ64に入る電流ＩCと金属板Ｄ65に入る電流ＩDを比較
し、ＩC＞ＩDならば、図33のｓ方向に移動させ、ＩC＜
ＩDならば、図のｔ方向に移動させる。ＩC＝ＩDとなる
位置で移動を止める。このような制御では、各地点で回
転角を調整する必要があるために、連続移動して調整を
行うことができない。金属板が分かれている場合には、
最初に測定点を粗くとって移動させ、行き過ぎたらより
細かく位置を合わせていくという制御が可能となるの
で、分かれていない場合と比較して、制御にかかる時間
が短くなる。このため、少なくとも金属板Ａ55と金属板
Ｂ56は分かれていることが望ましい。

【０１０５】次に、イオン源が移動するレール60の位置
について説明する。このレール60の軌跡は、利用する全
ての条件における、スリット54と後段スリット63を通る
イオンビーム20の全ての軌跡と交わるような、任意の直
線、もしくは曲線を選ぶことができる。一方、イオンビ
ーム20は、引き出し口からの距離にほぼ比例して一定の
割合で広がっていく。ビーム輸送系21に入射させるビー
ムとしては、この広がりも一定の方が望ましい。このた
め、予め磁束密度分布の条件によって計算されるビーム
の軌跡に従って、ビーム輸送系21の入口または第１に通
過するスリットとイオン取り出し口19との間のビーム軌
跡長が、ほぼ同一となるようにレール60を配置するのが
望ましい。図35はダイポールが作る磁界中を、条件の異
なるイオンビーム20が通過する際の軌跡の計算結果を示
したものである。図において、集束点を中心に、種々の
磁束密度に対するイオンビームの軌跡を示したもので、
軌跡の長さ全て等しい。すなわち、これらの軌跡は図29
のｐ点で入射位置、及び角度が等しくなり、かつ全軌跡
長が等しくなるように配置されている。この図に示され
るように、軌跡の長さが等しくなるようにレール60を引
くと一般に曲線状のレール60となる。しかし、実用上曲
線状のレールを作ることが困難な場合は、図35に示され
る様な近似された直線でレール60を引けば、軌跡の長さ
がほぼ等しくなるような設定が可能である。

【０１０６】

【発明の効果】以上のように、請求項１の発明によれ
ば、イオン生成部で磁束を収束させるようにしたので、
多価イオンの発生量を増加即ち大電流多価イオンを発生
させることができ、イオン源の大容量化を図ることがで
きる。

【０１０７】以上のように、請求項２の発明によれば、
イオン生成部で磁束を収束させる手段を少なくとも２つ
以上設けたので、請求項１よりさらに効率よくイオン源
の大容量化を図ることができる。

【０１０８】以上のように、請求項３〜５の発明によれ
ば、放電部の周辺に高透磁率部材を配置したので、請求
項１の発明を安価に実現することができる。

【０１０９】以上のように、請求項６、７の発明によれ
ば、放電部の周辺に配置した高透磁率部材へ磁束を誘導
するための磁束誘導部材を配置したので、より安価で、
請求項３〜５の効果をより効率よく達成することが可能
となる。

【０１１０】以上のように、請求項８の発明によれば、
高透磁率部材を冷却する手段を備えたので、高透磁率部
材の磁性が失われることなく機能を維持するよう、イオ
ン源の高品質化を可能にする。

【０１１１】以上のように、請求項９の発明によれば、
イオン取り出し口の周辺に高透磁率部材を配置したの
で、請求項３〜８の効果をより効率よく達成することが
可能となる。

【０１１２】以上のように、請求項１０〜１２の発明に
よれば、放電部内に放電部の熱伝導を抑制する手段を設
けたので、カソードを高温に維持でき、安定してイオン
生成部への電子の供給が可能となり、イオン源の高信頼
化が可能となる。

【０１１３】以上のように、請求項１３、１４の発明に
よれば、カソードとアノードとの間のギャップを櫛状に
構成したので、高価なポンプを用いることなく、放電部
の真空度を維持でき、多価イオンの安定生成が可能とな
り、イオン源の高信頼化が可能となる。

【０１１４】以上のように、請求項１５〜１８の発明に
よれば、カソードとアノードの間のギャップにガス遮断
物を配置したので、高価なポンプを用いることなく、放
電部の真空度を維持でき、多価イオンの安定生成が可能
となり、イオン源の高信頼化が可能となる。

【０１１５】以上のように、請求項１９〜２４の発明に
よれば、イオン生成部に圧力を制御する手段を設けたの
で、多価イオンの生成が制御よく行うことができ、イオ
ン源の高信頼化が可能となる。

【０１１６】以上のように、請求項２５〜２８の発明に
よれば、カソードとアノードの間に電位差を設け、放電
部で生成されたプラズマからも電子を引き出すことがで
きたので、イオン源の大容量化が可能となる。

【０１１７】以上のように、請求項２５、２９、３０の
発明によれば、放電部にガスを供給する手段の一部を絶
縁物で構成し、絶縁部内を通過するガス流を横切るよう
に磁界を発生させる手段を備えたので、放電部あるいは
アノード（絞り部、チムニー部）との電位差により発生
する異常放電またそれに伴う絶縁破壊を抑制することが
でき、イオン源の高信頼化、長寿命化が可能となる。

【０１１８】以上のように、請求項３１の発明によれ
ば、イオン取り出し口をイオン生成部の中心軸に近いと
ころに設けたので、より多量の多価イオンを取り出せる
ようになり、イオン源の大容量化を図ることができる。

【０１１９】以上のように、請求項３２〜３５の発明に
よれば、駆動機構を備え、生成条件が大きく異なるイオ
ンビーム、即ち軌道の異なるイオンビームであっても所
望のビーム輸送系に入射するようしたので、イオン源の
高信頼化が可能となる。

【０１２０】以上の請求項２３または２７、２８のよう
に、放電部に不活性ガスを導入することができるので、
カソードをはじめとする放電部内の部品の消耗が少なく
なり、イオン源の長寿命化、高信頼化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１〜１４によるイオン源の
構成を示す図である。

【図２】この発明の実施例１によるイオン源の一部の
構成を示す原理図である。

【図３】この発明の実施例１に用いた磁束吸収リング
の断面図である。

【図４】この発明の実施例２によるイオン源の一部で
あるカソードの周辺部の構成を示す原理図である。

【図５】この発明の実施例３によるイオン源の一部で
あるカソードの周辺部の構成を示す原理図である。

【図６】この発明の実施例４によるイオン源の一部で
あるカソードの周辺部の構成を示す原理図である。

【図７】この発明の実施例５によるイオン源の一部で
あるカソードの周辺部の構成を示す原理図である。

【図８】この発明の実施例６によるイオン源の一部の
構成を示す原理図である。

【図９】この発明の実施例７によるイオン源の構成を
示す図である。(a)はイオン源の断面を、(b)は(a)中の
Ａ−Ａ’断面を示す原理図である。

【図１０】この発明の実施例８によるイオン源の一部
である放電部の構成を示す原理図である。

【図１１】この発明の実施例９によるイオン源の一部
である放電部の構成を示す原理図である。

【図１２】この発明の実施例１０によるイオン源の一
部である放電部の構成を示す原理図である。

【図１３】この発明の実施例１１によるイオン源の一
部である放電部の構成を示す原理図である。

【図１４】この発明の実施例１２によるイオン源の一
部であるアノードとカソードのギャップに設けられた封
止リングの構成を示す断面図である。

【図１５】この発明の実施例１３によるイオン源の一
部である放電部の構成を示す原理図である。

【図１６】この発明の実施例１４によるイオン源の一
部である放電部の構成を示す原理図である。

【図１７】この発明の実施例１５〜２０によるイオン
源の構成を示す図である。

【図１８】この発明の実施例１５によるイオン源の構
成を示す原理図である。

【図１９】この発明の実施例１６によるイオン源の構
成を示す原理図である。

【図２０】この発明の実施例１７によるイオン源の構
成を示す図である。(b)、(c)は(a)中のＡ−Ａ’断面を
示す図である。

【図２１】この発明の実施例１８によるイオン源の構
成を示す断面図である。

【図２２】この発明の実施例１９によるイオン源の構
成を示す原理図である。

【図２３】この発明の実施例２０によるイオン源の構
成を示す原理図である。

【図２４】この発明の実施例２１〜２５によるイオン
源の構成を示す図である。

【図２５】この発明の実施例２１によるイオン源の構
成を示す原理図である。

【図２６】この発明の実施例２２によるイオン源の構
成を示す原理図である。

【図２７】この発明の実施例２４によるイオン源の一
部の構成を示す図である。(a)は、放電部へガスを供給
するためのガスパイプの断面構成図、(b)は(a)中Ａ−
Ａ’の断面を示した図である。

【図２８】この発明の実施例２５によるイオン源の一
部の構成を示す図である。(a)〜(d)は、それぞれ、絶縁
パイプに加える磁束の生成手段として、永久磁石と永久
磁石に磁気的に接続された磁性部材を用いる例を示す断
面図である。

【図２９】この発明の実施例２６によるイオン源の構
成を示す原理図である。

【図３０】この発明の実施例２６によるイオン源の構
成を示す原理図である。(b)は(a)中Ａ−Ａ’の断面を示
したもの、(c)は(a)中Ａ−Ａ’の断面へのカソード面
と、磁束の最小断面を投影したものである。

【図３１】この発明の実施例２７によるイオン源の構
成を示す図である。

【図３２】イオン源の回転角とスリットに流れ込む電
流との関係を示した説明図である。

【図３３】この発明の実施例２８によるイオン源の構
成を示す図である。

【図３４】イオン源の位置と後段スリットに流れ込む
イオン電流との関係を示した説明図である。

【図３５】ダイポールが作る磁界中を、条件の異なる
イオンビームが通過する際の軌跡の計算結果を示した説
明図である。

【図３６】従来のイオン源の例を示す断面図である。

【図３７】従来のイオンビームの軌道を示す説明図で
ある。

【符号の説明】

１フィラメント電源（高周波）、２フィラメン
ト、３ボンバード電源、４コイル、５磁
極、６ヨーク、７カソード、７ａカソード
支持部、８熱シールド、９放電電源、１０
アノードＡ（放電部）、１１アノードＢ（絞り
部）、１２アノードＣ（チムニー部）、１３反
射電極、１４ガス供給パイプ、１５放電部、
１６イオン生成部、１６ａイオン生成部のうち多
価イオン密度の低い場所、１６ｂイオン生成部のう
ち多価イオン密度の高い場所、１７引き出し電極、
１８引き出し電源、１９イオン取り出し口、
２０イオンビーム、２１ビーム輸送系、２２
磁束吸収リング、２３磁束、２４磁束誘導部
材、２５水管、２６磁性板、２７放電室壁、
２８カバー、２９封止リング、３０リング
状の突起、３１ガス抜き開口、３２メッシュ、
３３蓋、３４ステー、３５ガス供給パイ
プ、３６じゃま板３７パイプ拡張部、３８ガス供給パイプを複数連
結したガス供給パイプ３９調整バルブ、４０上部アノード電源、４１
絶縁リング、４２プラズマ、４３抵抗、４４
金属パイプ、４５絶縁パイプ、４６Ｕ字形磁
石、４７棒状磁石、４８環状ヨーク、４９
対向磁極、５０電子流、５１回転台、５２
回転モータ、５３回転制御回路、５４スリット、
５５金属板Ａ、５６金属板Ｂ、５７電流計
Ａ、５８電流計Ｂ、５９移動台、６０レー
ル、６１移動モータ、６２回転移動制御回路、
６３後段スリット、６４金属板Ｃ、６５金
属板Ｄ、６６電流計Ｃ、６７電流計Ｄ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者北野勝久尼崎市塚口本町８丁目１番１号三菱電機株式会社生産技術研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】供給されたガスを放電部で発生した電子に
よりプラズマ化し、多価イオンを発生させるイオン生成
部、磁束により電子の閉じ込めを行う手段、発生した多
価イオンを取り出すための手段を有するイオン源におい
て、イオン生成部で磁束を収束させる手段を備えたこと
を特徴とするイオン源。
【請求項２】イオン生成部で磁束を収束させる手段を、
少なくとも２つ以上有することを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載のイオン源。
【請求項３】イオン生成部で磁束を収束させる手段が、
放電部の周辺に配置された高透磁率部材を含むことを特
徴とする特許請求の範囲第１項に記載のイオン源。
【請求項４】放電部を取り囲むように高透磁率部材を配
置し、かつ該高透磁率部材に取り囲まれた放電空間の磁
束に垂直な断面の一部が小さくなるように配置したこと
を特徴とする特許請求の範囲第３項記載のイオン源。
【請求項５】高透磁率部材の断面積が磁束に平行な方向
で変化することを特徴とする特許請求の範囲第３または
４項のいずれか１項に記載のイオン源。
【請求項６】磁束により電子の閉じ込めを行う手段によ
って生成された磁束を、上記高透磁率部材に誘導する高
透磁率材料からなる磁束誘導部材を備えたことを特徴と
する特許請求の範囲第３〜５項のいずれか１項に記載の
イオン源。
【請求項７】磁束誘導部材が磁束により電子の閉じ込め
を行う手段の１部であることを特徴とする特許請求の範
囲第６項記載のイオン源。
【請求項８】高透磁率部材の冷却手段を備えたことを特
徴とする特許請求の範囲第３〜７項のいずれか１項に記
載のイオン源。
【請求項９】イオン取り出し口の周辺に高透磁率部材を
備えたことを特徴とする特許請求の範囲第１または２項
のいずれか１項に記載のイオン源。
【請求項１０】放電部内に熱伝導を抑制する手段を２重
に備えたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
イオン源。
【請求項１１】熱伝導を抑制する手段が放電部内に設け
られた隔壁であることを特徴とする特許請求の範囲第１
０項記載のイオン源。
【請求項１２】隔壁の一部が放電部のカソードの一部を
取り囲むように配置されたことを特徴とする特許請求の
範囲第１１項記載のイオン源。
【請求項１３】放電部に配置したカソードとアノードと
の間のギャップを櫛状に構成することを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載のイオン源。
【請求項１４】櫛状のギャップにおいて、磁束に平行な
方向のギャップ間隔が磁束に垂直な方向のギャップ間隔
より短いことを特徴とする請求項１３記載のイオン源。
【請求項１５】放電部のカソードとアノードとの間にガ
ス遮断物を配置したことを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載のイオン源。
【請求項１６】ガス遮断物に導電性物質が付着すること
を防止する手段を設けたことを特徴とする特許請求の範
囲１５項記載のイオン源。
【請求項１７】ガス遮断物に導電性物質が付着すること
を防止する手段がガス遮断物の放電部側に設けた溝であ
ることを特徴とする特許請求の範囲１６項記載のイオン
源。
【請求項１８】ガス遮断物に導電性物質が付着すること
を防止する手段がガス遮断物の放電部側に設けられたカ
バーであることを特徴とする特許請求の範囲１６項記載
のイオン源。
【請求項１９】供給されたガスを放電部で発生した電子
によりプラズマ化し、多価イオンを発生させるイオン生
成部、磁束により電子の閉じ込めを行う手段、発生した
多価イオンを取り出すための手段を有するイオン源にお
いて、多価イオンを発生させるイオン生成部に圧力を制
御する手段を備えたことを特徴とするイオン源。
【請求項２０】イオン生成部の圧力制御手段が、イオン
取り出し口とは独立に設けられた少なくとも１個以上の
開口部によることを特徴とする特許請求の範囲第１９項
記載のイオン源。
【請求項２１】イオン生成部の圧力制御手段が、ガス供
給手段であることを特徴とする特許請求の範囲第１９項
記載のイオン源。
【請求項２２】ガス供給手段がそれぞれ独立に制御され
た複数個の供給手段からなることを特徴とする特許請求
の範囲第２１項記載のイオン源。
【請求項２３】ガスをプラズマ化する放電部とイオン生
成部とでガスの供給を独立に制御することを特徴とする
特許請求の範囲第２１または２２項のいずれかに記載の
イオン源。
【請求項２４】ガスの種類またはガスの供給量により圧
力を制御することを特徴とする特許請求の範囲第２２ま
たは２３項に記載のイオン源。
【請求項２５】供給されたガスを放電部で発生した電子
によりプラズマ化し、多価イオンを発生させるイオン生
成部、磁束により電子の閉じ込めを行う手段、発生した
多価イオンを取り出すための手段を有するイオン源にお
いて、放電部に配置した第１のアノードと多価イオンを
発生させるイオン生成部に配置された第２のアノードと
の間に電位差を設けたことを特徴とするイオン源。
【請求項２６】電位差をもたせる手段として、放電部の
第１のアノードとイオン生成部の第２のアノードとの間
に抵抗を設置したことを特徴とする請求項２５記載のイ
オン源。
【請求項２７】電位差をもたせる手段として、放電部と
多価イオン生成部で電離度の異なるガスを供給すること
を特徴とする請求項２５項に記載のイオン源。
【請求項２８】放電部に供給するガスとして不活性ガス
を用いることを特徴とする請求項第２７項に記載のイオ
ン源。
【請求項２９】ガス供給部の一部を絶縁物で構成し、該
絶縁部内を通過するガス流を横切るように磁束を発生さ
せる手段を備えたことを特徴とする特許請求の範囲第２
５項に記載のイオン源。
【請求項３０】磁界を発生させる手段が、永久磁石とそ
れに接続された磁性部材からなることを特徴とした特許
請求の範囲第２９項記載のイオン源。
【請求項３１】供給されたガスを放電部で発生した電子
によりプラズマ化し、多価イオンを発生させるイオン生
成部、磁束により電子の閉じ込めを行う手段、発生した
多価イオンを取り出すための手段を有するイオン源にお
いて、イオン取り出し口をイオン生成部の内壁より、イ
オン生成部の中心軸に近付けて設けたことを特徴とする
イオン源。
【請求項３２】イオン生成部で生成されたイオンを、イ
オン取り出し口から取り出し、該イオン取り出し口の前
面に配置したイオン引き出し用の電極により引き出さ
れ、イオンビームにして利用するイオン源において、イ
オン源の駆動機構を備えたことを特徴とするイオン源。
【請求項３３】イオンビームが通過する軌道上に、開口
部を有する板を配置し、該板に流れ込む電流が最小にな
るように、イオン源の位置を駆動することを特徴とする
請求項３２記載のイオン源。
【請求項３４】開口部を有する板が複数であることを特
徴とする特許請求の範囲第３３項記載のイオン源。
【請求項３５】ビーム軌道上の板の開口部通過点とイオ
ン引き出し口との間のビーム軌跡長がほぼ一定になるよ
うにイオン源の位置を制御することを特徴とする特許請
求の範囲第３３〜３４項のいずれか１項に記載のイオン
源。