JPH113666A - イオン源 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】イオン源にアルカリ金属の蒸気を供給する金属
蒸気発生装置において、リザーバタンク及び金属蒸気供
給パイプの温度管理を容易にすること。 【解決手段】気化させるアルカリ金属１９を収容する導
電性のリザーバタンク２０に導電性の金属蒸気供給パイ
プ２１を接続し、このパイプ２１の他端をイオン化装置
に接続する。加熱電源５９からリザーバタンク２０と金
属蒸気供給パイプ２１とを通して電流を流すことによ
り、リザーバタンク２０及び金属蒸気供給パイプ２１自
体で発熱を生じさせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、イオンビームを用
いて金属の分析を行う分析装置や、金属表面にイオンビ
ームを照射して金属の改質を行う改質装置などのイオン
応用機器に用いるイオン源に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】イオンビーム分析装置などのイオン応用
機器においては、イオン源により発生させたイオンを加
速器に供給して加速し、該加速器から得られるイオンビ
ームをターゲットに照射するようにしている。

【０００３】イオン源としては各種の方式のものが用い
られているが、そのうちの１つとして、アルカリ金属の
蒸気を発生する金属蒸気発生装置と、該金属蒸気発生装
置から供給されるアルカリ金属蒸気中の金属分子の一部
をイオン化してターゲットに衝突させることによりター
ゲットの構成分子をスパッタさせるとともに、スパッタ
された分子を金属蒸気中の中性のアルカリ金属分子に接
触させることによりイオン化するイオン化装置と、該イ
オン化装置により生成されたターゲットの構成分子のイ
オンを外部に引出すイオン引出し電極とを備えたものが
ある。

【０００４】図２は従来のこの種のイオン源の構成を示
したもので、同図において１は両端にフランジ１ａ，１
ｂを有する管状のイオン源容器である。２はイオン源容
器１の一端側の開口部を閉じるフランジ板で、このフラ
ンジ板２は、イオン源容器１の一端に設けられたフラン
ジ１ａに、ボルト３と該ボルトに結合されたナット４と
により接続されている。

【０００５】イオン源容器１の内部には、円筒状に形成
されたハウジング５が同心的に配置され、該ハウジング
５の一端はフランジ板２に固定されている。ハウジング
５内は、軸線方向に所定の間隔をあけて配置されて該ハ
ウジング５に固定された２つの仕切板６及び７により３
つの部屋５Ａ〜５Ｃに仕切られている。フランジ板２に
近い側に配置された一方の仕切板６の中央部には孔６ａ
が設けられ、他方の仕切板７の中央部には、フランジ板
２側に向って次第に径が小さくなるように形成されたコ
ーン状の電極部７ａが設けられている。

【０００６】フランジ板２の中央部には孔２ａが形成さ
れ、該孔２ａの周辺部には、イオン源容器１の外側に配
置されたゲートバルブ８の一端が絶縁スリーブ９を介し
て接続されている。ゲートバルブ８の一端には、絶縁ス
リーブ９の内側に該絶縁スリーブと軸線を共有した状態
で設けられたターゲット支持管１０の一端が接続され、
ターゲット支持管１０の他端は、フランジ板２の孔２ａ
の軸心部を通してハウジング５の第１の部屋５Ａ内に挿
入されている。ターゲット支持管１０の他端には円錐台
状の頭部１１ａと該頭部の外周部に連続するように形成
された鍔板部１１ｂとを有する円盤状のキャップ１１が
取り付けられ、該キャップ１１の頭部１１ａの先端が仕
切板６の孔６ａ内に緩く挿入されている。

【０００７】ゲートバルブ８の他端にはターゲットチュ
ーブ１２の一端が接続され、該ターゲットチューブ１２
内と、ゲートバルブ８の軸心部に形成された孔とターゲ
ット支持管１０内とを通してターゲット支持棒１３が挿
入され、該ターゲット支持棒１３の先端部に形成された
凹部内にイオン化しようとする材料からなるターゲット
１４が保持されている。ターゲットチューブ１２内には
またフレオンなどの冷媒ガスをターゲット支持棒１３に
接触させるための冷媒通路（図示せず。）が形成され、
ゲートバルブ８により、該冷媒通路を流れる冷媒ガスの
流量が調整されるようになっている。

【０００８】ハウジング５の第２の部屋５Ｂ内には、コ
イル状に巻回されたフィラメント１５がハウジング５と
同心的に配置され、該フィラメント１５の両端は図示し
ない電源に接続されている。フィラメント１５はまた、
負極端子がターゲット支持管１０に電気的に接続された
スパッタリング電源１６の正極端子に接続され、ターゲ
ット１４とフィラメント１５との間に２〜５［ＫＶ］の
加速電圧が印加されている。この例では、フィラメント
１５と該フィラメントに通電する電源とにより、後記す
る金属蒸気発生装置から供給されるアルカリ金属蒸気中
のアルカリ金属分子の一部を加熱してイオン化するイオ
ン化手段が構成されている。またフィラメント１５とス
パッタリング電源１６とにより、イオン化されたアルカ
リ金属分子をターゲット１４に衝突させて該ターゲット
を構成する金属分子をスパッタさせるスパッタリング装
置が構成され、上記イオン化手段とスパッタリング装置
とにより、ターゲット１４の構成分子をイオン化するイ
オン化装置１７が構成されている。

【０００９】フランジ板２にはまた金属蒸気発生装置１
８が取り付けられている。この金属蒸気発生装置は、気
化させるアルカリ金属１９を収納したリザーバタンク２
０と、該リザーバタンク２０に一端が連通させられ、他
端がイオン化装置１７内に連通させられた金属蒸気供給
パイプ２１と、リザーバタンク２０及び金属蒸気供給パ
イプ２１を加熱するヒータ２２及び２３とを備えてい
る。アルカリ金属１９としては、最外殻に余分の電子を
持っているために、他の分子に衝突した際に電子を与え
やすい性質を有するＣｓ（セシウム），Ｌｉ（リチウ
ム），Ｍｇ（マグネシウム），Ｖ（バナジウム）などが
用いられる。

【００１０】図示の例では、金属蒸気供給パイプ２１が
第１及び第２のＬ字形パイプ２１Ａ及び２１Ｂからなっ
ていて、第１のＬ字形パイプ２１Ａの一端が継手２４を
介してリザーバタンク２０に接続されている。フランジ
板２の端部寄りの位置に形成された孔２ｂの周辺部に支
持管２５が接続され、第１のＬ字形パイプ２１Ａの他端
側の直管部が該支持管２５内と孔２ｂとを通してイオン
源容器１内に挿入されている。第１のＬ字形パイプ２１
Ａはその直管部の中心軸線を支持管２５の軸線と一致さ
せた状態で配置されて、該支持管２５の両端に設けられ
たフランジに固定されている。イオン源容器１内に挿入
された第１のＬ字形パイプ２１Ａの他端は管継手２６を
介して第２のＬ字形パイプ２１Ｂの一端に接続され、第
２のＬ字形パイプ２１Ｂの他端はハウジング５の側壁部
に形成された貫通孔を通してハウジング５の第２の部屋
５Ｂ内に挿入されている。

【００１１】ヒータ２２はリザーバタンク２０の外周に
巻き付けられて取り付けられ、ヒータ２３は第１のＬ字
形パイプ２１Ａのコーナ部を覆うように形成されたカバ
ー２７の外周に取り付けられている。

【００１２】イオン源容器１の他端側のフランジ１ｂに
は碍子からなる絶縁リング２８の一端に取り付けられた
フランジ金具２９がボルト３０により接続され、絶縁リ
ング２８の内側には、一端がフランジ金具２９に固定さ
れた碍子カバー３１が同心的に配置されている。

【００１３】絶縁リング２８の他端側に取り付けられた
フランジ金具３２には引出し電極３３が取り付けられて
いる。引出し電極３３は、ハウジング５の第３の部屋５
Ｃ内に該ハウジングと中心軸線を共有した状態で配置さ
れた筒状部３３ａと、該筒状部３３ａの先端に形成され
たコーン状の電極部３３ｂと、筒状部３３ａの後端部側
に形成された筒状部３３ａよりも大径の電極部３３ｃ
と、電極部３３ｃの外周部に形成されたフランジ部３３
ｄとを有している。フランジ部３３ｄは、絶縁リング２
８の他端側に形成されたフランジ金具３２に当接され、
フランジ部３３ｄのフランジ金具３２と反対側の面にビ
ームダクト３４に設けられたフランジ３４ａが当接され
ている。フランジ金具３２とフランジ部３３ｄとフラン
ジ３４ａとを貫通したボルト３５と該ボルトに螺合され
たナット３６とにより、フランジ３４ａがフランジ金具
３２に対して締め付けられて、引出し電極３３が絶縁リ
ング２８に対して固定されている。

【００１４】ビームダクト３４の側壁部を貫通した状態
でブッシング３７が取り付けられ、引出し電極３３の筒
状部３３ｃの内側に一端側が挿入された円筒状のアース
電極３８が接続導体３９とブッシング３７の中心導体と
を通してアース電位部に接続されている。またアース電
極３８の他端側には、レンズ電極４０が配置されてい
る。

【００１５】フィラメント１５と引出し電極３３との間
には、イオン引出し電源４１から所定の直流電圧が印加
され、アース電極３８とレンズ電極４０との間には図示
しない電源から収束用の直流電圧が印加されている。こ
の例では、イオン引出し電極３３とアース電極３８とに
より第１の静電レンズが構成され、アース電極３８とレ
ンズ電極４０とにより第２の静電レンズが構成されてい
る。

【００１６】イオン源容器１内及びビームダクト３４内
は、図示しない真空ポンプにより真空引きされて、所定
の真空状態に保持される。

【００１７】図２に示したイオン源において、リザーバ
タンク２０内には気化させるアルカリ金属として、セシ
ウムＣｓが収容されているものとする。またターゲット
１４としては、例えばＣｕが用いられるものとする。

【００１８】この場合、リザーバタンク内のＣｓはヒー
タ２２により加熱されて気化され、気化されたＣｓは金
属蒸気供給パイプ２１を通してハウジング５の第２の部
屋５Ｂ内（イオン化装置１７内）に供給される。ハウジ
ングの第２の部屋５Ｂ内に流入した蒸気中のＣｓの一部
は加熱されたフィラメント１５に触れて正イオンＣｓ⁺
にイオン化される。イオン化されなかった他のＣｓ分子
は中性の状態でハウジング５の第２の部屋５Ｂ内に充満
する。セシウムの正イオンＣｓ⁺ は、フィラメント１５
とターゲット１４との間に印加された加速電圧により加
速されてターゲット１４に衝突する。この衝突により、
ターゲット１４を構成するＣｕの分子がスパッタされ
る。スパッタされたＣｕ分子は中性のＣs 分子から電子
をもらってイオン化され、負イオンＣｕ^- となる。この
ようにして生成されたターゲット構成材料の負イオンＣ
ｕ^- はイオン引出し電極３３ａとフィラメント１５との
間に印加された電圧により加速されてイオン化装置の外
部に引き出される。

【００１９】イオン化装置の外部に引き出されたＣｕの
負イオンのビームはイオン引出し電極３３とアース電極
３８とにより構成された第１の静電レンズ、及びアース
電極３８とレンズ電極４０とにより構成された第２の静
電レンズにより収束され、ビームダクト３４を通して図
示しない加速器に供給される。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】図２に示した従来のイ
オン源においては、リザーバタンク２０にヒータ２２を
接触させた状態で取り付けていたが、このような構造で
は、ヒータ２２からリザーバタンク２０への熱伝達に時
間がかかるため熱応答が遅くなり、リザーバタンク２０
内の温度の制御を的確に行うことができないため、リザ
ーバタンク及び金属蒸気供給パイプの温度管理が難しい
という問題があった。

【００２１】また図２に示した構造では、金属蒸気供給
パイプ２１からイオン源容器１の端部に取り付けられた
フランジ板２に熱が逃げ易いため、金属蒸気供給パイプ
２１のイオン源容器１内に挿入された部分の温度が低下
し易いという問題があり、この部分でパイプ２１内の金
属が固まって金属蒸気の流通が妨げられることがあっ
た。

【００２２】従来は、これらの問題が起こり難くするた
めに、ヒータ２２及び２３の発熱量を増加させてリザー
バ及び金属蒸気供給パイプに十分な熱を与えるようにし
ていたため、リザーバタンク２０の温度が高くなりすぎ
て、イオン化装置１７に供給されるアルカリ金属蒸気の
量が過剰になる傾向があった。そのため、イオン化装置
内がアルカリ金属により早期に汚染され、イオン化装置
の性能を維持するために必要とされるメインテナンスを
頻繁に行わなければならないという問題があった。

【００２３】また従来は、加熱されたリザーバタンク及
び金属蒸気供給パイプの温度が容易に低下しないように
するために、これらの熱容量を大きくし設定していたた
め、イオンの発生を停止させた後、リザーバタンク及び
金属蒸気供給パイプの温度を低下させるために長い時間
（数十分程度）を要し、イオンの発生を停止させた後、
リザーバタンク内への新たな金属の充填作業や、リザー
バタンク内及び金属蒸気供給パイプ内のクリーニング作
業等を行うことができる状態になるまでに長時間を要す
るという問題があった。

【００２４】本発明の目的は、リザーバタンク及び金属
蒸気供給パイプの各部の熱応答を早くして、各部の温度
管理を容易に行うことができるようにしたイオン源を提
供することにある。

【００２５】本発明の他の目的は、金属蒸気供給パイプ
の各部の温度が低下して気化した金属の流通が妨げられ
ることがないようにしたイオン源を提供することにあ
る。

【００２６】本発明の更に他の目的は、イオン化装置に
供給される金属蒸気の量が過剰になるのを防ぐこができ
るようにしたイオン源を提供することにある。

【００２７】本発明の更に他の目的は、イオンの発生を
停止させた後、リザーバタンク及び金属蒸気供給パイプ
の冷却を短時間で行うことができるようにしたイオン源
を提供することにある。

【００２８】

【課題を解決するための手段】本発明は、アルカリ金属
を気化させて金属蒸気を発生させる金属蒸気発生装置
と、金属蒸気発生装置から供給された金属蒸気を構成す
るアルカリ金属分子の一部を加熱してイオン化するイオ
ン化手段と、該イオン化手段により生成されたアルカリ
金属イオンをターゲットに衝突させて該ターゲットの構
成分子を金属蒸気中にスパッタさせるスパッタリング装
置とを備えて、ターゲットからスパッタされた分子を金
属蒸気に含まれる中性のアルカリ金属分子に接触させて
イオン化するイオン化装置と、イオン化装置により生成
されたターゲットの構成分子のイオンを外部に引出すイ
オン引出し電極とを備えたイオン源に係わるものであ
る。

【００２９】本発明においては、上記金属蒸気発生装置
が、気化させるアルカリ金属を収容する導電性のリザー
バタンクと、一端がリザーバタンク内に連通させられる
とともに該リザーバタンクに電気的に接続され、他端が
イオン化装置に連通させられた導電性の金属蒸気供給パ
イプと、リザーバタンクと金属蒸気供給パイプとに電圧
を印加する加熱電源とを備えている。本発明において
は、加熱電源からリザーバタンクと金属蒸気供給パイプ
とを通して電流を流すことによりリザーバタンク及び金
属蒸気供給パイプで発熱させ、リザーバタンク自体に生
じる発熱により該リザーバタンク内のアルカリ金属を溶
融させて気化させる。また金属蒸気供給パイプ自体に生
じる発熱により該パイプの温度を適温に維持する。

【００３０】上記のように、リザーバタンク及び金属蒸
気供給パイプ自体に通電することにより発熱させて、リ
ザーバタンク及び金属蒸気供給パイプを加熱するように
すると、通電する電流の大きさの変化に対する各部の熱
応答を早くすることができるため、各部の温度コントロ
ールを的確に行わせることができる。

【００３１】また上記のように、金属蒸気供給パイプに
通電することにより発熱させるようにすると、金属蒸気
供給パイプの各部の温度を容易に維持することができる
ため、金属蒸気供給パイプの温度の低下により、気化し
た金属蒸気の流通が妨げられるのを防ぐことができる。

【００３２】更に上記のように構成すると、リザーバタ
ンク及び金属蒸気供給パイプの各部の温度を容易に適温
に維持することができるため、イオン化装置に過剰な金
属蒸気が供給されるおそれをなくすことができ、過剰な
金属蒸気の供給によりイオン化装置の内部が早期に汚染
されるのを防ぐことができる。

【００３３】また上記のように、リザーバタンク及び金
属蒸気供給パイプ自体で発熱させるようにすると、リザ
ーバタンク及び金属蒸気供給パイプの熱容量を特に大き
くしておく必要がないため、これらの冷却を短時間で行
わせることができる。

【００３４】

【発明の実施の形態】図１は本発明に係わるイオン源の
金属蒸気発生装置の部分の構成を示したものである。同
図において、１は円筒状に形成された金属製のイオン源
容器、２はイオン源容器１の一端に設けられたフランジ
にボルト３及びナット４により取り付けられた金属製の
フランジ板、５はイオン源容器１内に該イオン源容器と
中心軸線を共有した状態で配置されて一端がフランジ板
２に固定された金属製のハウジングであり、これらは図
２に示された従来のイオン源に設けられていたものと同
様である。

【００３５】また２０は円筒状に形成されたタンク本体
２０ａと該タンク本体の上端の開口部の周辺に形成され
たフランジ２０ｂとを有して、内部にＣｓなどのアルカ
リ金属１９が収容されるリザーバタンク、２１は第１及
び第２のＬ字形パイプ２１Ａ及び２１Ｂからなる金属蒸
気供給パイプである。リザーバタンク２０及びＬ字形パ
イプ２１Ａ及び２１Ｂは、所定の固有抵抗と、耐熱性
と、アルカリ金属の蒸気に対する耐蝕性とを有する導電
材料により形成されていて、第１及び第２のＬ字形パイ
プ２１Ａ及び２１Ｂは周知の管継手２６により電気的及
び機械的に接続され、イオン源容器１の外部に配置され
た第１のＬ字形パイプ２１Ａの一端側の直管部は、その
先端を垂直方向の下側に向けた状態で継手２４を介して
リザーバタンク２０の上端に電気的及び機械的に接続さ
れている。

【００３６】更に詳述すると、継手２４は、外周にネジ
が形成された大径部２４a1と小径部２４a2とを有する中
継管２４ａと、中継管２４ａの大径部２４a1及び小径部
２４a2の外周のネジにそれぞれ螺合された袋ナット２４
ｂ及び２４ｃとを備えていて、袋ナット２４ｂ内に、リ
ザーバタンク２０のフランジ２０ｂが嵌合され、フラン
ジ２０ｂが袋ナット２４ｂにより締め付けられて、リザ
ーバタンク２０が中継管２４ａの大径部２４a1に接続さ
れている。

【００３７】また第１のＬ字形パイプ２１Ａの一端側の
直管部の先端に形成されたフランジ部２１a1が袋ナット
２４ｃ内に嵌合され、該フランジ部２１a1が袋ナット２
４ｃにより締め付けられて、Ｌ字形パイプ２１Ａが中継
管２４ａの小径部２４a2に接続されている。

【００３８】第１のＬ字形パイプ２１Ａの他端側の直管
部は、フランジ板２の端部寄りの位置に形成された孔２
ｂの周辺部にボルト５０により固定された支持管５１内
と、孔２ｂ内とを通してイオン源容器１内に挿入されて
いる。孔２ｂの内径はＬ字形パイプ２１Ａの外径よりも
大きく設定されていて、Ｌ字形パイプ２１Ａがフランジ
板２に直接接触しないようになっている。

【００３９】イオン源容器１内に挿入された第１のＬ字
形パイプ２１Ａの他端は管継手２６を介して第２のＬ字
形パイプ２１Ｂの一端に接続され、第２のＬ字形パイプ
２１Ｂの他端はハウジング５の側壁部に形成された貫通
孔を通してハウジング５の第２の部屋５Ｂ内（イオン化
装置内）に挿入されている。なお第２のＬ字形パイプ２
１Ｂの他端がハウジング５を貫通する部分は、セラミッ
クなどの高耐熱性を有する絶縁材料によりハウジング５
に対して絶縁されている。

【００４０】支持管５１は、セラミックなどの高耐熱性
を有する絶縁材料からなっていて、該支持管５１により
リザーバタンク２０及び金属蒸気供給パイプ２１がフラ
ンジ板２に対して絶縁されている。

【００４１】フランジ板２にはまた孔２ｃが設けられて
いて、孔２ｃを外側から気密に塞ぐように絶縁材料から
なるブッシング５２がボルト５３により取り付けられ、
該ブッシング５２の中心部を貫通した導体５４の一端が
イオン源容器１内に挿入されている。導体５４の一端及
び他端にはそれぞれ端子金具５５及び５６が取り付けら
れ、イオン源容器１内に配置された端子金具５５は、金
属蒸気供給パイプ２１を構成する第２のＬ字形パイプ２
１Ｂのハウジング５寄りの端部に接続された端子金具５
７にリード線５８を介して接続されている。

【００４２】ブッシング５２を貫通した導体５４の他端
側に取り付けられた端子金具５６は所定の直流電圧また
は交流電圧を発生する加熱電源５９の一方の出力端子５
９ａにリード線６０とスイッチ６１とを通して接続され
ている。またリザーバタンク２０の下端に端子金具６２
が接続され、該端子金具６２がリード線６３を通して加
熱電源５９の他方の出力端子５９ｂに接続されている。

【００４３】なお金属蒸気供給パイプ２１と支持管５１
との嵌合部、支持管５１とフランジ板２との接続部、及
びブッシング５２とフランジ板２との接続部が、イオン
源容器１内の気密を保持し得る構造になっていることは
もちろんである。

【００４４】本発明においては、加熱電源５９からリザ
ーバタンク２０と金属蒸気供給パイプ２１とを通して電
流を流すことにより、リザーバタンク２０及び金属蒸気
供給パイプ２１でジュール熱を発生させ、この発熱によ
り、リザーバタンク２０及び金属蒸気供給パイプ２１を
加熱する。そのため、各部で所定の発熱量が得られるよ
うに、リザーバタンク２０及び金属蒸気供給パイプ２１
の構成材料の材質及び固有抵抗を選定するとともに、そ
れぞれの断面積を発熱量に反比例した大きさに設定す
る。

【００４５】一般にリザーバタンク２０は、金属蒸気供
給パイプ２１に比べて断面積が大きくなるのを避けられ
ないため、該リザーバタンク２０の構成材料としては、
金属蒸気供給パイプ２１の構成材料よりも固有抵抗が大
きいものを用いるのが好ましい。また金属蒸気供給パイ
プ２１の各部からの放熱量が異なる場合には、放熱量が
大きい部分の断面積を放熱量が少ない部分の断面積より
も小さくするように、金属蒸気供給パイプ２１の各部の
断面積を適宜に異ならせて、同じ通電電流に対して金属
蒸気供給パイプの各部の温度がほぼ均一になるようにし
ておくのが好ましい。

【００４６】リザーバタンク２０の構成材料としては、
例えばニクロム等のＮｉ合金が最適である。また金属蒸
気供給パイプ２１はステンレス鋼等の耐蝕性を有する導
電材料により形成するのが適当である。

【００４７】加熱電源５９には、リザーバタンク２０及
び金属蒸気供給パイプ２１の各部の温度を適値に保つよ
うにこれらを通して流れる電流を制御する制御回路を設
けておく。この制御回路としては、制御すべき部分の温
度を検出して、その検出値が設定範囲に保たれるように
通電電流を制御する公知の温度制御回路を用いればよ
い。

【００４８】なお金属蒸気発生装置においては、リザー
バタンク２０の温度を厳密に制御すればよく、金属蒸気
供給パイプ２１の各部は、気化した金属が固化してない
程度に十分に高い温度に保たれればよい。従って、本発
明を実施するに当っては、金属蒸気供給パイプの断面積
をリザーバタンク２０の断面積よりも小さくすることに
より、常にリザーバタンクからの発熱量より金属蒸気供
給パイプの各部からの発熱量の方が多くなるように構成
して、リザーバタンク２０の温度のみを検知して温度制
御を行うように温度制御回路を構成すれば十分である。

【００４９】リザーバタンク２０の断面積を十分に小さ
くできないために、該リザーバタンクからの発熱量が不
足がちになる場合や、継手２４の部分からの放熱量が多
いためにリザーバタンク２０が冷えやすい場合には、リ
ザーバタンク２０及び継手２４の部分を覆うように断熱
材からなるカバー６４を取り付けて、リザーバタンク２
０の温度が低下しないようにする措置を講じればよい。

【００５０】その他の構造は図２に示した従来のイオン
源の構造と同様であり、本発明に係わるイオン源の動作
は、リザーバタンク２０及び金属蒸気供給パイプ２１
が、それぞれを流れる電流により発生するジュール熱に
より加熱される点を除き、従来のイオン源のそれと同様
である。

【００５１】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、リザー
バタンク及び金属蒸気供給パイプ自体に通電することに
より発熱させて、リザーバタンク及び金属蒸気供給パイ
プを加熱するようにしたので、通電する電流の大きさの
変化に対する各部の熱応答を早くして、各部の温度コン
トロールを的確に行わせることができる利点がある。

【００５２】また本発明によれば、金属蒸気供給パイプ
自体で発熱を生じさせるようにしたので、金属蒸気供給
パイプの各部の温度の低下を防ぐことができ、金属蒸気
供給パイプの温度の低下により、気化した金属蒸気の流
通が妨げられるのを防ぐことができる。

【００５３】更に本発明によれば、リザーバタンク及び
金属蒸気供給パイプの各部の温度を容易に適温に維持す
ることができるため、イオン化装置に過剰な金属蒸気が
供給されるおそれをなくすことができ、過剰な金属蒸気
の供給によりイオン化装置の内部が早期に汚染されるの
を防ぐことができる。

【００５４】また本発明によれば、リザーバタンク及び
金属蒸気供給パイプ自体で発熱させるので、リザーバタ
ンク及び金属蒸気供給パイプの熱容量を特に大きくして
おく必要がない。そのため、イオンの発生を停止させた
後、リザーバタンク及び金属蒸気供給パイプの冷却を短
時間で行わせることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わるイオン源で用いる金属蒸気発生
装置の構成例を示した断面図である。

【図２】従来のイオン源の要部の構成を示した断面図で
ある。

【符号の説明】

１ イオン源容器 ２ フランジ板 １９ アルカリ金属 ２０ リザーバタンク ２１ 金属蒸気供給パイプ ２４ 継手 ２６ 管継手 ５９ 加熱電源

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アルカリ金属を気化させて金属蒸気を発
   生させる金属蒸気発生装置と、 前記金属蒸気発生装置から供給された金属蒸気を構成す
   るアルカリ金属分子の一部を加熱してイオン化するイオ
   ン化手段と、該イオン化手段により生成されたアルカリ
   金属イオンをターゲットに衝突させて該ターゲットの構
   成分子を前記金属蒸気中にスパッタさせるスパッタリン
   グ装置とを備えて、前記ターゲットからスパッタされた
   分子を前記金属蒸気に含まれる中性のアルカリ金属分子
   に接触させてイオン化するイオン化装置と、 前記イオン化装置により生成されたターゲットの構成分
   子のイオンを外部に引出すイオン引出し電極とを備えた
   イオン源において、 前記金属蒸気発生装置は、 気化させるアルカリ金属を収容する導電性のリザーバタ
   ンクと、 一端が前記リザーバタンク内に連通させられるとともに
   該リザーバタンクに電気的に接続され、他端が前記イオ
   ン化装置に連通させられた導電性の金属蒸気供給パイプ
   と、 前記リザーバタンクと金属蒸気供給パイプとに電圧を印
   加する加熱電源とを具備し、 前記加熱電源から前記リザーバタンクと金属蒸気供給パ
   イプとを通して電流を流すことにより前記リザーバタン
   ク及び金属蒸気供給パイプで発熱させ、前記リザーバタ
   ンクで生じる発熱により該リザーバタンク内のアルカリ
   金属を溶融させて気化させることを特徴とするイオン
   源。