JPH0735293Y2 - イオン源 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （ア）技術分野 この考案は、バケツト型イオン源の冷却能率を向上する
事を目的とする。

イオン処理装置には、イオンを発生するイオン源と、イ
オンを照射すべき試料を保持した真空室とが含まれる。

イオン源は、導入されたガスをプラズマ状態にして、イ
オンを発生させるものである。

イオン源の直後には、加速、減速電極よりなる引き出し
電極があつて、イオンをビーム状にして引き出す。

プラズマを生成させるためには、いくつかの方法があ
る。バケツト型イオン源の場合は、チヤンバをアノード
とし、フイラメントとの間にアーク放電を起こさせてプ
ラズマを発生させるようにしている。

また、イオン源チヤンバの壁面には、プラズマ閉じ込め
用の磁石が設けられる。

イオン源チヤンバは、放電のため、大量の熱が発生す
る。そこで、チヤンバ壁を冷却しなければならない。

（イ）従来技術 第４図に従来のイオン源チヤンバ冷却構造を示す。

イオン源チヤンバ１は、円筒形であつて、ステンレス、
アルミニウム、銅などでできている。チヤンバ１の外壁
の母線方向に切込み14を入れて、冷却パイプ15を半ば埋
込んでいる。冷却水を冷却パイプ15に通すことにより、
チヤンバ１の外壁を冷却する事ができる。

単に、冷却パイプ15を外壁に接触させるだけでなく、半
ば埋込んでいるので、接触面積が広く、冷却能率がよ
い。

（ウ）考案が解決しようとする問題点 しかし、冷却パイプの外面の半分程度しか、チヤンバに
接触していないので、最も適しているというわけにはゆ
かない。

チヤンバの壁の厚さが大きい場合や、チヤンバ内での発
熱が著しい場合など、第４図の構造では、冷却能力が不
足する。

また、チヤンバがステンレス或は銅である場合、冷却パ
イプをろう付けするが、ろう付けのため、熱を加えなけ
ればならない。

この場合、チヤンバの材料が焼なまし状態となり、機械
的性質が低下する。

チヤンバに悪影響を与える。また、ろう付けできるの
は、ステンレス、銅などであり、アルミニウムはできな
い。アルミニウムの場合は、ろう付け以外の複雑な支持
構造となる。

（エ）目的 冷却能率が高く、ろう付けの必要のない、イオン源冷却
構造を提供することが本考案の目的である。

（オ）構成 本考案に於ては、イオン源チヤンバの壁内に、軸方向の
冷却穴を複数本穿孔する。冷却穴に水を通すため、冷却
穴の両端には、リング状の水路を形成する。

リング状水路から、冷却穴を通り、さらにリング状水路
を経て、冷却水が排出されるようにする。

第１図は本考案の実施例にかかるバケツト型イオン源チ
ヤンバの一部横断平面図。

第２図は同じものの縦断面図である。

円筒形のイオン源チヤンバ１は、軸方向に複数の冷却穴
７が穿たれている。これは、チヤンバ壁の上側と、下側
とから、ドリルによつて、位置合わせをして穿孔する。
冷却穴７の直径は、例えば4mmφ、5mmφ、6mmφ、…な
ど任意である。

イオン源チヤンバ１の外周壁には、複数の切欠き12があ
つて、ここにマグネツト11が埋め込まれている。これは
プラズマを、イオン源チヤンバの中央部に閉じこめるた
めの磁場を生ずる。

冷却穴７は、チヤンバ壁に、ほぼ等しい間隔で設けられ
ている。冷却穴７に水を通すため、チヤンバ壁の上端に
は、円環状の第１リング水路８が形成される。これは、
リング状のフタ２と、チヤンバ１の上端との構造によ
り、矩形断面の水路８としたものである。

具体的には、イオン源チヤンバ１の上端に、内突条21が
形成され、フタ２の下面には外突条22が形成されてい
る。内外突条21、22と、チヤンバ１の上端面23、フタ２
の内面24によつて囲まれた矩形状の流路が、第１リング
水路８である。

実際には、フタ２は、チヤンバ１にボルトで螺止めされ
ているが、ボルトなどの図示を略している。

第１リング水路８の作り方は、これに限らない。イオン
源チヤンバ１の上端に、内外突条を形成し、凹字断面と
し、平板状のフタ２で覆うようにしてもよい。またこ
の、反対で、凹字断面の上板２を用いるようにしてもよ
い。

もちろん、シールのため、０リング、ガスケツトなど
が、フタ２と、チヤンバ１の当り面に介挿されている。

フタ２の中央には上板３が設けられる。これにより、チ
ヤンバの上方が閉じる。

第１リング水路８のいずれかの位置に、冷却パイプ６が
接続されている。これから、第１リング水路８の中へ冷
却水が導入される。

この図では、冷却パイプ６の延長上に、ひとつの冷却穴
７がくるように描かれている。

しかし、実際には、冷却パイプ６と、冷却穴７とは同一
直線上にない方がよい。

冷却穴７の反対側の端面には、やはり環状の第２リング
水路９が形成されている。

これは、イオン源チヤンバ１の下端を、半円断面になる
よう円環状に切欠き、リング４で蓋をしたものである。

第２リング水路９に到達するような横穴25が、フランジ
26に穿孔されている。横穴25の途中に排水口10が上向き
に開口している。冷却水は排水口10から排除される。

横穴25を穿孔した後の開口は、栓５によつて閉塞する。

第１リング水路８、第２リング水路９は、完全な円環に
してもよいが、同じ対応部分を閉塞し、水の流れを一方
向に決めると、より冷却水の流量が平均化される（第３
図に示す）。

（カ）作用 冷却パイプ６から冷却水が導入される。

これは、円環状の第１リング水路８に入り、この中を周
回する。さらに、いずれかの冷却穴７へ入る。冷却穴７
を軸方向に通り抜けて、第２リング水路８に入る。そし
て、排水口10から排除される。

水の運動を分り易く示すため、第３図に冷却水路を透視
図で表わす。

冷却パイプ６、排水口10に近い部分の冷却穴７へ、より
多くの水が流れる傾向がある。しかし、冷却穴の断面積
Ｅで、第１リング水路８、第２リング水路９の断面積
Ｆ、Ｊを割つた値F/E、J/Eが十分大きければ、全ての冷
却穴７へ流れる水量は平均化される。従つて、冷却能力
は円周方向に均等になる。

もしも、冷却水の偏よりが重大な欠点になるというので
あれば、第５図に示すように、冷却水の入口管、出口管
を、２つ或は２つ以上にすればよい。

（キ）効果 冷却水の通る穴が、直接に、チヤンバ壁に穿たれてい
る。パイプを壁面にロウ付けするのと違い、冷却水とチ
ヤンバ壁の接触が全面的である。

半円パイプに比べて、接触面積が倍になる。それだけで
はなく、パイプ、ロウ材、チヤンバ壁というように、異
種の金属が互に接しているのではなく、隙間なく、チヤ
ンバ壁が冷却水に接している。このため単位面積あたり
の熱伝導が大きくなる。このため、冷却能率が著しく向
上する。

実際、異種金属が重なつている場合、中間に空隙が残る
のがふつうであり、そのため、熱伝導率が著しく低くな
るものである。

さらに、従来構造は、チヤンバの壁が厚い場合、効果が
乏しくなる。本考案の場合はチヤンバ壁が厚くても有効
に、これを冷却することができる。

従来構造のように、ロウ付けのために大量の熱を加える
という必要がない。このため、チヤンバの材料の機械的
性質が低下しない。冷却穴を穿つにはドリルで加工する
だけであるから、殆ど熱が生じない。

チヤンバがアルミニウムであつてもよい。このため、チ
ヤンバを軽くする事ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例にかかるイオン源の一部横断平
面図。 第２図は同じものの縦断面図。 第３図は冷却穴の流れを示す透視斜視図。 第４図は従来例の構造を示す平面図。 第５図は他の例を表わすための冷却水流れ透視斜視図。 １……イオン源チヤンバ ２……フタ ３……上板 ４……リング ５……栓 ６……冷却パイプ ７……冷却穴 ８……第１リング水路 ９……第２リング水路 10……排水口 11……マグネツト 12……切欠き 13……取付けボルト穴 14……切欠み 15……冷却パイプ 21……内突条 22……外突条 23……上端面 24……内面 25……横穴 26……フランジ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】円筒形のイオン源チヤンバ１の壁を軸方向
   に貫くように穿設される複数本の冷却穴７、７、…と、
   全ての冷却穴７、７、…の一端に連通するよう設けられ
   た環状の第１リング水路８と、全ての冷却穴７、７、…
   の他端に連通するよう設けられた環状の第２リング水路
   ９とよりなり、冷却水が第１リング水路８、冷却穴７、
   ７、…第２リング水路９の中を通るようにした事を特徴
   とするイオン源。