JPH0882689A - イオン源 - Google Patents
イオン源Info
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- JPH0882689A JPH0882689A JP6217033A JP21703394A JPH0882689A JP H0882689 A JPH0882689 A JP H0882689A JP 6217033 A JP6217033 A JP 6217033A JP 21703394 A JP21703394 A JP 21703394A JP H0882689 A JPH0882689 A JP H0882689A
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/10—Nuclear fusion reactors
Landscapes
- Plasma Technology (AREA)
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】プラズマ源外部に電磁石を配置して一様な磁界
を形成する磁気フィルタを有するイオン源を提供する。 【構成】プラズマ源１と、プラズマ源より生成されるプ
ラズマを閉じ込めるカスプ磁石２と、複数枚の多孔の電
極７，８，９と、電極をそれぞれを支持するフランジ
４，５，６と、フランジ間に配置された絶縁スペーサ１
０，１１，１２と、プラズマ源を二分する磁場を形成す
る磁気フィルタを有する負イオン源において、二分する
磁場をプラズマ源外部に設けた電磁石３により形成して
いるので、プラズマ源の大型化にも対処できるだけでな
く、起磁力を変化させることも容易であるため、適正な
フィルタ磁界を得る。
を形成する磁気フィルタを有するイオン源を提供する。 【構成】プラズマ源１と、プラズマ源より生成されるプ
ラズマを閉じ込めるカスプ磁石２と、複数枚の多孔の電
極７，８，９と、電極をそれぞれを支持するフランジ
４，５，６と、フランジ間に配置された絶縁スペーサ１
０，１１，１２と、プラズマ源を二分する磁場を形成す
る磁気フィルタを有する負イオン源において、二分する
磁場をプラズマ源外部に設けた電磁石３により形成して
いるので、プラズマ源の大型化にも対処できるだけでな
く、起磁力を変化させることも容易であるため、適正な
フィルタ磁界を得る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、核融合プラズマ加熱用
中性粒子入射装置に用いられるイオン源に関する。
中性粒子入射装置に用いられるイオン源に関する。
【０００２】
【従来の技術】核融合プラズマ加熱用中性粒子入射装置
や各種ビーム生成装置にはイオン源が用いられている。
や各種ビーム生成装置にはイオン源が用いられている。
【０００３】従来の負イオン源を図６を参照して説明す
る。同図において、１はプラズマ源であり、このプラズ
マ源１より生成されるプラズマを閉じ込めるためにカス
プ磁石２が設けられている。またプラズマ源１を放電室
と負イオン生成室に二分するフィルタ磁石１４が設けら
れている。このフィルタ磁石１４に続いて配置される電
極７，８，９は、それぞれ支持フランジ４，５，６によ
り支持され、また、この支持フランジ４，５，６の間に
真空境界を兼ねる絶縁スペーサ１０，１１，１２が設け
られている。電極７は、例えば図７に示すようにビーム
引き出し孔７ａを有している。
る。同図において、１はプラズマ源であり、このプラズ
マ源１より生成されるプラズマを閉じ込めるためにカス
プ磁石２が設けられている。またプラズマ源１を放電室
と負イオン生成室に二分するフィルタ磁石１４が設けら
れている。このフィルタ磁石１４に続いて配置される電
極７，８，９は、それぞれ支持フランジ４，５，６によ
り支持され、また、この支持フランジ４，５，６の間に
真空境界を兼ねる絶縁スペーサ１０，１１，１２が設け
られている。電極７は、例えば図７に示すようにビーム
引き出し孔７ａを有している。
【０００４】次に、上記の如き構成のイオン源の動作に
ついて説明すると、電極７の上部に設置されるプラズマ
源１で、図示されていないフィラメント，フィラメント
電源及びアーク電源によりカスプ磁石２により閉じ込め
られたソースプラズマが生成される。プラズマ源１は、
フィルタ磁石１４の適度な磁界により放電室と負イオン
生成室に二分される。例えば、水素を動作ガスと仮定し
た場合、一般に下記の式（１）及び（２）に示す反応が
起こると言われている。 Ｈ2 ＋ｅ（ｆａｓｔ）−→Ｈ2 (v) ＋ｅ・・・・（１） Ｈ2 ＋ｅ（ｓｌｏｗ）−→Ｈ- ＋Ｈ・・・・（２）
ついて説明すると、電極７の上部に設置されるプラズマ
源１で、図示されていないフィラメント，フィラメント
電源及びアーク電源によりカスプ磁石２により閉じ込め
られたソースプラズマが生成される。プラズマ源１は、
フィルタ磁石１４の適度な磁界により放電室と負イオン
生成室に二分される。例えば、水素を動作ガスと仮定し
た場合、一般に下記の式（１）及び（２）に示す反応が
起こると言われている。 Ｈ2 ＋ｅ（ｆａｓｔ）−→Ｈ2 (v) ＋ｅ・・・・（１） Ｈ2 ＋ｅ（ｓｌｏｗ）−→Ｈ- ＋Ｈ・・・・（２）
【０００５】図６中、プラズマ源上部の放電室で（１）
式の反応により励起水素分子が生成され、プラズマ源下
部の負イオン生成室で、フィルタ磁石１４の適度な磁界
を通り抜けた低速の電子と（１）式で生成された励起水
素分子とが（２）式の反応により負水素イオンが生成さ
れる。
式の反応により励起水素分子が生成され、プラズマ源下
部の負イオン生成室で、フィルタ磁石１４の適度な磁界
を通り抜けた低速の電子と（１）式で生成された励起水
素分子とが（２）式の反応により負水素イオンが生成さ
れる。
【０００６】負イオンは、電極７と電極８の間の図示さ
れていない電源によりプラズマ源１及び電極７側に印加
される負極性の電位により、ソースプラズマ中から引き
出される。引き出された負イオンは、電極８と電極９の
間に図示されていない電源により電位を与えることによ
り加速されて、負イオンビームが形成される。
れていない電源によりプラズマ源１及び電極７側に印加
される負極性の電位により、ソースプラズマ中から引き
出される。引き出された負イオンは、電極８と電極９の
間に図示されていない電源により電位を与えることによ
り加速されて、負イオンビームが形成される。
【０００７】一方、電極７と電極８の電位差により負イ
オンを引出すときに電子も引き出される。この電子は例
えば次のような方法により除去される。すなわち、電極
８に図示されていない永久磁石を埋め込んで磁場を電極
部に形成し、引き出された電子を偏向させて電子を電極
８に衝突させることにより熱的に処理し、負イオンのみ
選択的に電極から引き出すようにしている。これによ
り、電極７と電極８に電位を与えている電源には、この
引き出された電子電流が流れ込む。
オンを引出すときに電子も引き出される。この電子は例
えば次のような方法により除去される。すなわち、電極
８に図示されていない永久磁石を埋め込んで磁場を電極
部に形成し、引き出された電子を偏向させて電子を電極
８に衝突させることにより熱的に処理し、負イオンのみ
選択的に電極から引き出すようにしている。これによ
り、電極７と電極８に電位を与えている電源には、この
引き出された電子電流が流れ込む。
【０００８】以上、負イオン生成、負イオン引き出し及
び加速の一連の負イオン源動作について述べてきたが、
磁気フィルタは、図６に示すように、フィルタ磁石１４
をプラズマ源外部に配置する方式以外に図示されていな
いが次のような方式もある。すなわち、細いパイプの中
に磁石を詰め込んだロッド状の磁石を電極７の上部に数
本並列し、フィルタ磁石１４のようにプラズマ源を磁界
により二分するロッドフィルタという方式である。ま
た、他の方式としては電極７に直接電流を流して磁場を
発生し、上記と同様の磁界をつくるＰＧフィルタ方式が
ある。以上述べたように、磁気フィルタは、プラズマ源
で負イオンを生成し、負イオンビームを得るためのもの
である。
び加速の一連の負イオン源動作について述べてきたが、
磁気フィルタは、図６に示すように、フィルタ磁石１４
をプラズマ源外部に配置する方式以外に図示されていな
いが次のような方式もある。すなわち、細いパイプの中
に磁石を詰め込んだロッド状の磁石を電極７の上部に数
本並列し、フィルタ磁石１４のようにプラズマ源を磁界
により二分するロッドフィルタという方式である。ま
た、他の方式としては電極７に直接電流を流して磁場を
発生し、上記と同様の磁界をつくるＰＧフィルタ方式が
ある。以上述べたように、磁気フィルタは、プラズマ源
で負イオンを生成し、負イオンビームを得るためのもの
である。
【０００９】近年のビーム引き出し技術の進歩並びにビ
ームエネルギ増大の要求により数百ｋｅＶ〜ＭｅＶ級の
ビームエネルギが要求され、それまで主に行われていた
正イオン引き出しに代って高エネルギ領域での中性粒子
生成効率の優れた負イオン源を用いた中性粒子入射加熱
装置が開発された。
ームエネルギ増大の要求により数百ｋｅＶ〜ＭｅＶ級の
ビームエネルギが要求され、それまで主に行われていた
正イオン引き出しに代って高エネルギ領域での中性粒子
生成効率の優れた負イオン源を用いた中性粒子入射加熱
装置が開発された。
【００１０】ところで、負イオン源は負イオン引き出し
の電流密度が低いため、正イオン源に比べてさらに大き
な面積の電極が必要となり、それに伴いプラズマ源も大
型化し、図６に示すようなプラズマ源外部にフィルタ磁
石１４を配置する方式では、永久磁石の作る磁界の強度
に制限があるためプラズマ源の大きさが制限されてしま
う。また、上記のロッドフィルタは、パイプの強度に問
題がない限り長い物が製作可能であるが、プラズマ源内
にロッドを並べる方式は、ソースプラズマへの影響や電
極７のビーム引き出し孔を塞ぐ等、少なからず負イオン
ビーム生成に悪影響を及ぼしている。
の電流密度が低いため、正イオン源に比べてさらに大き
な面積の電極が必要となり、それに伴いプラズマ源も大
型化し、図６に示すようなプラズマ源外部にフィルタ磁
石１４を配置する方式では、永久磁石の作る磁界の強度
に制限があるためプラズマ源の大きさが制限されてしま
う。また、上記のロッドフィルタは、パイプの強度に問
題がない限り長い物が製作可能であるが、プラズマ源内
にロッドを並べる方式は、ソースプラズマへの影響や電
極７のビーム引き出し孔を塞ぐ等、少なからず負イオン
ビーム生成に悪影響を及ぼしている。
【００１１】一方、電極７に直接電流を流して磁場を発
生させるＰＧフィルタ方式は、上記の２方式の欠点を改
善しているが、真空中に配置される電極部の電流導入端
子のために加速部の構造が複雑化するという問題があ
る。（"Development of a Large Current H - Ion Sour
ce", K.Watanabe et al.,Proc.2nd Int.Symp.on ADVANC
ED NUCLEAR ENERGY RESEARCH,January 24-26(1990),Jap
an参照）
生させるＰＧフィルタ方式は、上記の２方式の欠点を改
善しているが、真空中に配置される電極部の電流導入端
子のために加速部の構造が複雑化するという問題があ
る。（"Development of a Large Current H - Ion Sour
ce", K.Watanabe et al.,Proc.2nd Int.Symp.on ADVANC
ED NUCLEAR ENERGY RESEARCH,January 24-26(1990),Jap
an参照）
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】現状技術による負イオ
ン源について図６及び図７を用いて説明したが、要求さ
れる入射電流が多い場合、正イオン源に比べて引き出し
電流密度の低い負イオン源では、引き出し電極面積が大
きくなる。例えば、４０Ａ以上の引き出し電流を得る場
合には、〜３０００ｃｍ2 以上の引き出し面積が必要と
されており、これに伴ってプラズマ源が大型化する。か
かるプラズマ源では、引き出し電極を正方形に近づけよ
うとすると、フィルタ磁石１４のような永久磁石は負イ
オン生成に最適なフィルタ磁場を発生させることが困難
になり、プラズマ源の形状に制限を与えなければならな
い。
ン源について図６及び図７を用いて説明したが、要求さ
れる入射電流が多い場合、正イオン源に比べて引き出し
電流密度の低い負イオン源では、引き出し電極面積が大
きくなる。例えば、４０Ａ以上の引き出し電流を得る場
合には、〜３０００ｃｍ2 以上の引き出し面積が必要と
されており、これに伴ってプラズマ源が大型化する。か
かるプラズマ源では、引き出し電極を正方形に近づけよ
うとすると、フィルタ磁石１４のような永久磁石は負イ
オン生成に最適なフィルタ磁場を発生させることが困難
になり、プラズマ源の形状に制限を与えなければならな
い。
【００１３】フィルタ磁場は一軸方向に形成すればよい
ので、例えば図６において電極面に対して左右両端の位
置にフィルタ磁石を配置し水平方向に磁場を形成すれば
よい。このため、電極形状及びプラズマ源形状を矩形に
すればプラズマ源の大型化に対処できる。しかし、プラ
ズマ源の長手方向が１ｍを越える場合には形成するフィ
ルタ磁場が不均一になり、ビーム分布に問題が生じる。
また、プラズマ自体の一様性が保たれなくなることもあ
り、フィルタ磁場を長手方向で変化させる必要も生じ
る。
ので、例えば図６において電極面に対して左右両端の位
置にフィルタ磁石を配置し水平方向に磁場を形成すれば
よい。このため、電極形状及びプラズマ源形状を矩形に
すればプラズマ源の大型化に対処できる。しかし、プラ
ズマ源の長手方向が１ｍを越える場合には形成するフィ
ルタ磁場が不均一になり、ビーム分布に問題が生じる。
また、プラズマ自体の一様性が保たれなくなることもあ
り、フィルタ磁場を長手方向で変化させる必要も生じ
る。
【００１４】上述したように、プラズマ源においては生
成したソースプラズマの閉じ込め、プラズマの一様性、
負イオン生成及び負イオン引き出し等、いずれのプロセ
スにおいても磁場が適切に形成されていることが重要で
ある。磁場が適切に形成されていないと、引き出される
負イオンビームの電流密度、ビーム分布の劣化を招く可
能性がある。
成したソースプラズマの閉じ込め、プラズマの一様性、
負イオン生成及び負イオン引き出し等、いずれのプロセ
スにおいても磁場が適切に形成されていることが重要で
ある。磁場が適切に形成されていないと、引き出される
負イオンビームの電流密度、ビーム分布の劣化を招く可
能性がある。
【００１５】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、プラズマ源外部に電磁石を配置して一
様な磁界を形成する磁気フィルタを有するイオン源を提
供することにある。
で、その目的は、プラズマ源外部に電磁石を配置して一
様な磁界を形成する磁気フィルタを有するイオン源を提
供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の請求項１は、プラズマ源と、前記プラズマ
源より生成されるプラズマを閉じ込めるカスプ磁石と、
複数枚の多孔の電極と、前記電極をそれぞれを支持する
フランジと、前記フランジ間に配置された絶縁スペーサ
と、前記プラズマ源を二分する磁場を形成する磁気フィ
ルタを有する負イオン源において、前記二分する磁場を
前記プラズマ源外部に設けた電磁石により形成すること
を特徴とする。
め、本発明の請求項１は、プラズマ源と、前記プラズマ
源より生成されるプラズマを閉じ込めるカスプ磁石と、
複数枚の多孔の電極と、前記電極をそれぞれを支持する
フランジと、前記フランジ間に配置された絶縁スペーサ
と、前記プラズマ源を二分する磁場を形成する磁気フィ
ルタを有する負イオン源において、前記二分する磁場を
前記プラズマ源外部に設けた電磁石により形成すること
を特徴とする。
【００１７】本発明の請求項２は、請求項１記載のイオ
ン源において、前記電磁石の位置を調節可能でかつ取り
外し可能とし、負イオン生成効率を最適にすることを特
徴とする。
ン源において、前記電磁石の位置を調節可能でかつ取り
外し可能とし、負イオン生成効率を最適にすることを特
徴とする。
【００１８】本発明の請求項３は、請求項１記載のイオ
ン源において、前記電磁石を前記プラズマ源の長手方向
に複数配置すると共に前記長手方向のフィルタ磁場強度
を調整可能し、長手方向のビーム分布を制御することを
特徴とする。
ン源において、前記電磁石を前記プラズマ源の長手方向
に複数配置すると共に前記長手方向のフィルタ磁場強度
を調整可能し、長手方向のビーム分布を制御することを
特徴とする。
【００１９】
【作用】本発明によれば、電磁石によりプラズマ源を二
分する一様な磁界を形成でき、また、電磁石は永久磁石
に比べ容易に起磁力を増大させることが可能であるの
で、プラズマ源の大型化にも対処できるだけでなく、起
磁力を変化させることも容易であるため、適正なフィル
タ磁界を得られ易い。
分する一様な磁界を形成でき、また、電磁石は永久磁石
に比べ容易に起磁力を増大させることが可能であるの
で、プラズマ源の大型化にも対処できるだけでなく、起
磁力を変化させることも容易であるため、適正なフィル
タ磁界を得られ易い。
【００２０】
【実施例】以下、本発明の実施例を図を参照して説明す
る。図１は本発明の一実施例（請求項１対応）の断面
図、図２はその平面図である。
る。図１は本発明の一実施例（請求項１対応）の断面
図、図２はその平面図である。
【００２１】図に示すように、本実施例の磁気フィルタ
を備えた負イオン源が既に説明した従来のイオン源であ
る図６及び図７と異なる点は、プラズマ源１を覆う磁性
体（磁石３の鉄心）３１と、この磁性体３１の長手方向
の両側に配置した電磁コイル３２からなる電磁石３を設
けた点であり、その他は同一であるので、同一部分には
同一符号を付してその説明は省略する。
を備えた負イオン源が既に説明した従来のイオン源であ
る図６及び図７と異なる点は、プラズマ源１を覆う磁性
体（磁石３の鉄心）３１と、この磁性体３１の長手方向
の両側に配置した電磁コイル３２からなる電磁石３を設
けた点であり、その他は同一であるので、同一部分には
同一符号を付してその説明は省略する。
【００２２】本実施例によれば、電磁石３が形成する磁
界のフィルタ効果によりプラズマ源１を放電室と負イオ
ン生成室に二分するので、プラズマ源１が大型化して
も、従来の図６における永久磁石の磁気フィルタよりも
一様な磁界を形成することができる。
界のフィルタ効果によりプラズマ源１を放電室と負イオ
ン生成室に二分するので、プラズマ源１が大型化して
も、従来の図６における永久磁石の磁気フィルタよりも
一様な磁界を形成することができる。
【００２３】通常、核融合装置本体からは漏洩磁場が生
じている。この漏洩磁場は、プラズマ源が設置される領
域においても少なからぬ値があり、引き出される負イオ
ンビームに与える影響は無視できない場合が多い。この
ため中性粒子入射装置では、プラズマ源の周囲には磁気
シールドを配置しこの漏洩磁場を遮蔽している。しか
し、本実施例では、図２に示すように、プラズマ源１の
長軸方向を覆う電磁石３の磁性体３１によりイオン源１
の磁気シールドを兼ねることができるので、核融合装置
本体の漏洩磁場によりイオンビームへの影響を減衰させ
ることが可能となる。
じている。この漏洩磁場は、プラズマ源が設置される領
域においても少なからぬ値があり、引き出される負イオ
ンビームに与える影響は無視できない場合が多い。この
ため中性粒子入射装置では、プラズマ源の周囲には磁気
シールドを配置しこの漏洩磁場を遮蔽している。しか
し、本実施例では、図２に示すように、プラズマ源１の
長軸方向を覆う電磁石３の磁性体３１によりイオン源１
の磁気シールドを兼ねることができるので、核融合装置
本体の漏洩磁場によりイオンビームへの影響を減衰させ
ることが可能となる。
【００２４】また、数十Ａ以上の負イオン電流が要求さ
れる場合、引き出し電流密度の低い負イオン源では、引
き出し面積を広くとる必要がある。例えば、４０Ａ以上
の負イオン電流を引き出す場合には、〜３０００ｃｍ2
以上の引き出し面積が必要とされており、これに伴って
プラズマ源が大型化する。フィルタ磁場は一軸方向に形
成すればよいので、例えば図２において長軸方向を更に
長くすればプラズマ源の大型化に対処できる。しかしな
がら、プラズマ源の長手方向が１ｍを越える場合には形
成するフィルタ磁場が不均一になり、ビーム分布に問題
が生じる。また、プラズマ自体の一様性が保たれなくな
ることもあり、フィルタ磁場を長手方向で変化させる必
要も生じる。
れる場合、引き出し電流密度の低い負イオン源では、引
き出し面積を広くとる必要がある。例えば、４０Ａ以上
の負イオン電流を引き出す場合には、〜３０００ｃｍ2
以上の引き出し面積が必要とされており、これに伴って
プラズマ源が大型化する。フィルタ磁場は一軸方向に形
成すればよいので、例えば図２において長軸方向を更に
長くすればプラズマ源の大型化に対処できる。しかしな
がら、プラズマ源の長手方向が１ｍを越える場合には形
成するフィルタ磁場が不均一になり、ビーム分布に問題
が生じる。また、プラズマ自体の一様性が保たれなくな
ることもあり、フィルタ磁場を長手方向で変化させる必
要も生じる。
【００２５】図３は本発明の他の実施例（請求項２対
応）の断面図、図４はその平面図である。同図に示すよ
うに、本実施例の負イオン源が図１のイオン源と異なる
点は、プラズマ源１を覆う電磁石３Ａを複数で構成した
点であり、その他は同一であるので、同一部分には同一
符号を付してその説明は省略する。
応）の断面図、図４はその平面図である。同図に示すよ
うに、本実施例の負イオン源が図１のイオン源と異なる
点は、プラズマ源１を覆う電磁石３Ａを複数で構成した
点であり、その他は同一であるので、同一部分には同一
符号を付してその説明は省略する。
【００２６】本実施例による磁気フィルタは、電磁石３
Ａを複数で構成し、図示されていない電磁石電源も個々
に備えているため、電磁石電源の電流を制御することに
よりフィルタ磁場を調整することが可能であり、引き出
しビームの一様性を改善することが可能となる。
Ａを複数で構成し、図示されていない電磁石電源も個々
に備えているため、電磁石電源の電流を制御することに
よりフィルタ磁場を調整することが可能であり、引き出
しビームの一様性を改善することが可能となる。
【００２７】図５は本発明のさらに他の実施例（請求項
３対応）の断面図である。同図に示すように、本実施例
の負イオン源が図２のイオン源と異なる点は、電磁石３
Ａの磁極間に磁性体１３を配置した点であり、その他は
同一であるので、同一部分には同一符号を付してその説
明は省略する。
３対応）の断面図である。同図に示すように、本実施例
の負イオン源が図２のイオン源と異なる点は、電磁石３
Ａの磁極間に磁性体１３を配置した点であり、その他は
同一であるので、同一部分には同一符号を付してその説
明は省略する。
【００２８】プラズマ源が大型化した場合、長手方向に
プラズマ源を延ばさない構造にしようとすると、フィル
タ磁石の磁極間の離隔が広がる。この場合、電磁石のコ
イルへ通電する電流を上げればフィルタ磁束密度は変化
しないが、磁場領域が広がるため磁極間中央と磁極近傍
では磁場分布の異なりが大きい。本実施例では、電磁石
３Ａの磁極間に磁性体１３を設置しているので、磁力線
は磁性体１３内を集中して通るため磁極間中央部での磁
場領域の広がりが抑制され、磁場分布の一様性がよくな
る。ただ、プラズマ中に構造物が入ることによるイオン
ビームに対する悪影響が生じる可能性があるが、本実施
例では上記の作用によりそれを補って余りある効果が得
られる。
プラズマ源を延ばさない構造にしようとすると、フィル
タ磁石の磁極間の離隔が広がる。この場合、電磁石のコ
イルへ通電する電流を上げればフィルタ磁束密度は変化
しないが、磁場領域が広がるため磁極間中央と磁極近傍
では磁場分布の異なりが大きい。本実施例では、電磁石
３Ａの磁極間に磁性体１３を設置しているので、磁力線
は磁性体１３内を集中して通るため磁極間中央部での磁
場領域の広がりが抑制され、磁場分布の一様性がよくな
る。ただ、プラズマ中に構造物が入ることによるイオン
ビームに対する悪影響が生じる可能性があるが、本実施
例では上記の作用によりそれを補って余りある効果が得
られる。
【００２９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
負イオン生成効率に最も影響するフィルタ磁場を電磁石
による磁界で形成するため、電磁石電源の制御によりソ
ースプラズマの状態に応じた最適磁場を発生させること
ができると共に、負イオン引き出し電流密度の増加につ
ながり、引き出し面積の縮小及びプラズマ源の小型化が
可能となるので、イオン源全体が安価に製作できる。ま
た、一様なフィルタ磁場を形成することができるので、
プラズマ源周辺部においても負イオンが損失することな
く一様なビームを得ることができる。さらに、電磁石の
鉄心でイオン源の磁気シールドを兼ねることができるの
で、従来構造と比較したとき漏洩磁場のある条件下でも
イオン源全体を覆う磁気シールドの箱が不要となり、イ
オン源周りが簡略化できる。
負イオン生成効率に最も影響するフィルタ磁場を電磁石
による磁界で形成するため、電磁石電源の制御によりソ
ースプラズマの状態に応じた最適磁場を発生させること
ができると共に、負イオン引き出し電流密度の増加につ
ながり、引き出し面積の縮小及びプラズマ源の小型化が
可能となるので、イオン源全体が安価に製作できる。ま
た、一様なフィルタ磁場を形成することができるので、
プラズマ源周辺部においても負イオンが損失することな
く一様なビームを得ることができる。さらに、電磁石の
鉄心でイオン源の磁気シールドを兼ねることができるの
で、従来構造と比較したとき漏洩磁場のある条件下でも
イオン源全体を覆う磁気シールドの箱が不要となり、イ
オン源周りが簡略化できる。
【図１】本発明の一実施例の概略断面図。
【図２】図１の平面図。
【図３】本発明の他の実施例の概略断面図。
【図４】図３の平面図。
【図５】本発明のさらに他の実施例の概略断面図。
【図６】従来のイオン源の断面図。
【図７】図６の加速部のビーム引き出し電極の部分平面
図。
図。
１…プラズマ源、２…カスプ磁石、３，３Ａ…電磁石、
４，５，６…電極支持フランジ、７，８，９…電極、７
ａ…ビーム引き出し孔、１０，１１，１２…絶縁スペー
サ、１３…磁性体、１４…フィルタ磁石。
４，５，６…電極支持フランジ、７，８，９…電極、７
ａ…ビーム引き出し孔、１０，１１，１２…絶縁スペー
サ、１３…磁性体、１４…フィルタ磁石。
Claims (3)
- 【請求項１】 プラズマ源と、前記プラズマ源より生成
されるプラズマを閉じ込めるカスプ磁石と、複数枚の多
孔の電極と、前記電極をそれぞれを支持するフランジ
と、前記フランジ間に配置された絶縁スペーサと、前記
プラズマ源を二分する磁場を形成する磁気フィルタを有
する負イオン源において、前記二分する磁場を前記プラ
ズマ源外部に設けた電磁石により形成することを特徴と
するイオン源。 - 【請求項２】 請求項１記載のイオン源において、前記
電磁石の位置を調節可能でかつ取り外し可能とし、負イ
オン生成効率を最適にすることを特徴とするイオン源。 - 【請求項３】 請求項１記載のイオン源において、前記
電磁石を前記プラズマ源の長手方向に複数配置すると共
に前記長手方向のフィルタ磁場強度を調整可能し、長手
方向のビーム分布を制御することを特徴とする請求項１
に記載のイオン源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6217033A JPH0882689A (ja) | 1994-09-12 | 1994-09-12 | イオン源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6217033A JPH0882689A (ja) | 1994-09-12 | 1994-09-12 | イオン源 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0882689A true JPH0882689A (ja) | 1996-03-26 |
Family
ID=16697791
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6217033A Pending JPH0882689A (ja) | 1994-09-12 | 1994-09-12 | イオン源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0882689A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016528680A (ja) * | 2013-07-09 | 2016-09-15 | フェニックス ニュークリア ラブズ エルエルシー | 高信頼性長寿命負イオン源 |
| WO2022250998A1 (en) * | 2021-05-24 | 2022-12-01 | Lam Research Cororation | Multi-sectional plasma confinement ring structure |
-
1994
- 1994-09-12 JP JP6217033A patent/JPH0882689A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016528680A (ja) * | 2013-07-09 | 2016-09-15 | フェニックス ニュークリア ラブズ エルエルシー | 高信頼性長寿命負イオン源 |
| US9847205B2 (en) | 2013-07-09 | 2017-12-19 | Phoenix Llc | High reliability, long lifetime, negative ion source |
| US10950409B2 (en) | 2013-07-09 | 2021-03-16 | Phoenix Llc | High reliability, long lifetime, negative ion source |
| WO2022250998A1 (en) * | 2021-05-24 | 2022-12-01 | Lam Research Cororation | Multi-sectional plasma confinement ring structure |
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