JPS58158837A - Ion source - Google Patents
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- JPS58158837A JPS58158837A JP4151982A JP4151982A JPS58158837A JP S58158837 A JPS58158837 A JP S58158837A JP 4151982 A JP4151982 A JP 4151982A JP 4151982 A JP4151982 A JP 4151982A JP S58158837 A JPS58158837 A JP S58158837A
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J27/00—Ion beam tubes
- H01J27/02—Ion sources; Ion guns
- H01J27/028—Negative ion sources
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、イオン化物質を電子衝撃によって、イオン化
し、イオンビームを発生させるイオン源に関し、更に詳
しくは、負のイオンビームを取り出すことができるイオ
ン源に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an ion source that ionizes an ionized substance by electron bombardment to generate an ion beam, and more particularly relates to an ion source that can extract a negative ion beam.
エミッタを電子衝撃することによりイオンを励起するタ
イプの従来のイオン源の構成は、第1図で示される。図
において、1はその内部にイオン化物質が充填された容
器、2はその先端部の開口に挿通された状態で容器1に
取付けられたエミッタチップで、上記容器1とチップ2
とがエミッタ3を構成している。4は電子衝撃用の電子
を発生するフィラメント、5は引出し電極、6はフィラ
メント4を通電加熱するためのパワーをトランスTを介
して供給する電源である。又、7はシールド、8は接地
電極、9は高圧電源、10は該高圧電源の両端に接続さ
れた分圧抵抗である。電源1〜ランスTの2次側巻線の
中間端子、シールド7及び引出し電極5には、それぞれ
分圧抵抗10から所定の電位が与えられている。詳しく
)ホペれば、フィラメント4はシールド7より高い電位
にあり、又、シールド7は引出し電極5より高い電位に
ある。尚、エミッタ3.接地電極8は、それぞれ高圧電
源9の正極、負極に接続されている。The configuration of a conventional ion source of the type in which ions are excited by electron bombardment of an emitter is shown in FIG. In the figure, 1 is a container filled with an ionized substance, 2 is an emitter chip that is inserted into the opening at the tip of the emitter chip, and is attached to the container 1.
constitutes the emitter 3. 4 is a filament that generates electrons for electron impact, 5 is an extraction electrode, and 6 is a power source that supplies power for heating the filament 4 via a transformer T. Further, 7 is a shield, 8 is a ground electrode, 9 is a high voltage power source, and 10 is a voltage dividing resistor connected to both ends of the high voltage power source. Predetermined potentials are applied to intermediate terminals of the secondary windings of the power source 1 to the lance T, the shield 7 and the lead electrode 5 from a voltage dividing resistor 10, respectively. In detail), the filament 4 is at a higher potential than the shield 7, and the shield 7 is at a higher potential than the extraction electrode 5. Furthermore, emitter 3. The ground electrode 8 is connected to a positive electrode and a negative electrode of a high voltage power supply 9, respectively.
このように構成された従来のイオン源において、フィラ
メント4を熱して電子を故山させると、この電子ビーム
eは、図に示す向きに進んでエミッタチップ2を衝撃す
る。ここで、フィラメント4や引出し電極5等の電位は
、エミッタ3の電位より低く設定されているから、エミ
ッタ3を取り囲む電界は、正イオンに対する引出し作用
をする。従って、電子ビームeの衝撃作用により発生し
た正イオンのみが、図に示すようなイオンビームiとな
って取り出される。In the conventional ion source configured as described above, when the filament 4 is heated to cause electrons to die, the electron beam e advances in the direction shown in the figure and bombards the emitter tip 2. Here, since the potentials of the filament 4, extraction electrode 5, etc. are set lower than the potential of the emitter 3, the electric field surrounding the emitter 3 acts to extract positive ions. Therefore, only positive ions generated by the impact action of the electron beam e are extracted as an ion beam i as shown in the figure.
この方式のイオン源において、高圧電源9の極性を反転
し−L述のエミッタ3に負の電位をうえて、負イオンを
引出そうとするど、フィラメント4がエミッタ3に対し
て正電位となってしまうため、電子がエミッタ3を衝撃
することができなくなってしまう。このため、従来は、
負イオンビームを発生させることはできないとされてい
た。In this type of ion source, when attempting to extract negative ions by reversing the polarity of the high-voltage power supply 9 and applying a negative potential to the emitter 3 mentioned above, the filament 4 becomes at a positive potential with respect to the emitter 3. As a result, electrons cannot impact the emitter 3. For this reason, conventionally,
It was believed that it was impossible to generate a negative ion beam.
しかしながら、イオンの応用においては、正イオンのみ
ならず、負イオンも極めて重要であり、負のイオンビー
ムを取り出するイオン源の開発が持たれていた。However, in the application of ions, not only positive ions but also negative ions are extremely important, and there has been a need to develop an ion source that extracts a negative ion beam.
本発明は、このような点に鑑みてなされたもので、内部
のイオン化物質がエミッタチップの表面に流出するよう
に構成されたエミッタと、該エミッタに対向配INされ
、イオンビーム収用し用の第1の開口及び電子ビーム打
込み用の第2の開口が穿設された引出し電極と、フィラ
メント、ウェネルト等からなり前記引出し電極の第2の
開口を通して前記エミッタに電子を衝突させるための電
子銃とを具備し、前記エミッタを前記引出し電極より高
い負の電位に保ち、且つ電子銃をエミッタより高い負の
電位に保つように構成することにより、負のイオンビー
ムを発生させることができるイオン源を実現したもので
ある。The present invention has been made in view of these points, and includes an emitter configured so that the ionized substance inside flows out to the surface of the emitter chip, and an ion beam disposer disposed opposite to the emitter. an extraction electrode having a first aperture and a second aperture for electron beam implantation; an electron gun made of a filament, Wehnelt, etc., and configured to cause electrons to collide with the emitter through the second opening of the extraction electrode; An ion source capable of generating a negative ion beam by maintaining the emitter at a higher negative potential than the extraction electrode and maintaining the electron gun at a higher negative potential than the emitter. This has been achieved.
以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
第2図は、本発明の一実施例を示す構成図である。第1
図と同一部分には、同一符号を付し、その説明は省略す
る。図において、21は熱電子発生用のフィラメント、
22はウェネルト、23は第2の高圧電源である。該高
圧電源23の正極側は接地され、負極側はウェネルト2
2に接続されている。24はバイアス抵抗で、高圧電源
23の負極側と、トランスTの2次側巻線の中間端子に
接続されている。上記フィラメント21、ウェネルト電
極22、電#i6及びトランスTによって、電子銃が構
成される。尚、第1の高圧電源9は、第1図に示す場合
と極性が反転している。即ち、正極側が接地され負極側
がエミッタ3に接続されている。このように構成された
イオン源の各部の電位及び動作を次に説明する。FIG. 2 is a configuration diagram showing an embodiment of the present invention. 1st
The same parts as those in the figures are given the same reference numerals, and the explanation thereof will be omitted. In the figure, 21 is a filament for generating thermionic electrons;
22 is a Wehnelt, and 23 is a second high voltage power supply. The positive side of the high voltage power supply 23 is grounded, and the negative side is connected to the Wehnelt 2
Connected to 2. A bias resistor 24 is connected to the negative electrode side of the high-voltage power supply 23 and the intermediate terminal of the secondary winding of the transformer T. The filament 21, the Wehnelt electrode 22, the electrode #i6, and the transformer T constitute an electron gun. Note that the polarity of the first high voltage power supply 9 is reversed from that shown in FIG. That is, the positive electrode side is grounded and the negative electrode side is connected to the emitter 3. The potential and operation of each part of the ion source configured as described above will be explained below.
先ず、エミッタ3と引出し電極5及び電子銃(特にフィ
ラメント21)との闇の電位の関係について説明する。First, the relationship between the dark potentials of the emitter 3, extraction electrode 5, and electron gun (particularly the filament 21) will be explained.
エミッタ3に印加されている負電位を■1とし、分圧抵
抗10によって与えられる引出し電極5の負電位をV2
とすると、第2図から明らかなように、V2は■1に対
して高い負の値に保たれている。又、電子銃のフィラメ
ント21には、高圧電源23がらバイアス抵抗24を介
して負電位が与えられており、この電位をv3とすると
、この電位v3は、エミッタ3の電位V1よりも低い負
の値に保たれている。即ち、各電位の関係を式で示すと
次式のようになる。Let the negative potential applied to the emitter 3 be 1, and the negative potential of the extraction electrode 5 given by the voltage dividing resistor 10 be V2.
Then, as is clear from FIG. 2, V2 is maintained at a high negative value with respect to ■1. Further, a negative potential is applied to the filament 21 of the electron gun via a bias resistor 24 from a high-voltage power supply 23. If this potential is v3, this potential v3 is a negative potential lower than the potential V1 of the emitter 3. value is maintained. That is, the relationship between each potential can be expressed as the following equation.
lV3 l>lVt I>lV2 l−・−・(1>こ
の(1)式で示される関係が保たれている状態で、エミ
ッタ内で溶解したイオン化物質20は、容11とエミッ
タチップ2間に設けられたわずかの!l1lIIを通っ
て、チップ2の表面に流出してくる。ところで、前記し
たように、電子銃のフィラメント21の電位v3は、引
出し電極5の電位v2よりも低い負の値に保たれている
ので、フィラメント21で発生した電子は、引出し電極
5の第2の開口56を通って、エミッタ3に達する。エ
ミッタ3の電位v1は、引出し電極5の電位v2よりも
低い負の値に保たれているので、電子はエミッタ3に達
するときにポテンシャルをさか上ることになり減速する
。lV3 l>lVt I>lV2 l-. It flows out to the surface of the chip 2 through a small amount of !l1lII provided.By the way, as described above, the potential v3 of the filament 21 of the electron gun is a negative value lower than the potential v2 of the extraction electrode 5. Therefore, the electrons generated in the filament 21 pass through the second opening 56 of the extraction electrode 5 and reach the emitter 3.The potential v1 of the emitter 3 is a negative potential lower than the potential v2 of the extraction electrode 5. Since the value is maintained at the value of , when the electrons reach the emitter 3, they go up the potential and decelerate.
しかしながら、(1)式で示したような1V31>1V
tlの関係が維持されている限り、最終的にはエミッタ
3に衝突する。このときの、電子の衝撃エネルギーは、
1Vsl lVt1に対応したものとなる。この電子
衝撃によって、エミッタチップ2まで流出してきたイオ
ン化物質は蒸発してイオン化する。これにより生じた負
イオンは、IVI l>lV21の関係が維持されて
いるので引出し電極5に引かれて加速されてイオンビー
ムi′となり、引出し電極5の第1の開口5aを通過後
、接地電極8を通過する時のエネルギーは、1Vrlに
対応したものとなる。However, as shown in equation (1), 1V31>1V
As long as the tl relationship is maintained, it will eventually collide with emitter 3. At this time, the impact energy of the electron is
1Vsl corresponds to lVt1. Due to this electron impact, the ionized substance that has flowed to the emitter tip 2 is evaporated and ionized. Since the relationship of IVI l>lV21 is maintained, the negative ions generated by this are attracted to the extraction electrode 5 and accelerated to become an ion beam i', and after passing through the first opening 5a of the extraction electrode 5, it is grounded. The energy when passing through the electrode 8 corresponds to 1 Vrl.
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、負のイ
オンビームを取り出せるイオン源を実現することができ
る。As described above in detail, according to the present invention, it is possible to realize an ion source that can extract a negative ion beam.
第1図は従来のイオン源の構成を示す説明図、第2図は
本発明の一実施例を示す構成図である。
1・・・容器 2・・・エミッタチップ3・
・・エミッタ
4.21・・・フィラメント
5・・・引出し電極 6・・・電源7・・・シール
ド 8・・・接地電極9.23・・・高圧電源
10・・・分圧抵抗 20・・・イオン化物質22
・・・ウェネルト 24・・・バイアス抵抗T・・・
電源トランス
特許出願人 日本電子株式会社
代 理 人 弁理士 井島藤治
革1図
第2図FIG. 1 is an explanatory diagram showing the configuration of a conventional ion source, and FIG. 2 is a configuration diagram showing an embodiment of the present invention. 1... Container 2... Emitter chip 3.
... Emitter 4.21 ... Filament 5 ... Extraction electrode 6 ... Power supply 7 ... Shield 8 ... Ground electrode 9.23 ... High voltage power supply 10 ... Voltage dividing resistor 20 ...・Ionized substance 22
...Wehnelt 24...Bias resistance T...
Power transformer patent applicant JEOL Co., Ltd. Representative Patent attorney Fujiji Ijima Reform Figure 1 Figure 2
Claims (1)
ように構成されたエミッタと、該エミッタに対向配置さ
れ、イオンビーム取出し用の第1の開口及び電子ビーム
打込み用の第2の開口が穿設された引出し電極と、フィ
ラメント、ウェネルト等からなり前記引出し電極の第2
の開口を通して前記エミッタに電子を衝突させるための
電子銃とを具備し、前記エミッタを前記引出し電極より
高い負の電位に保も、且つ電子銃をエミッタより高い負
の電位に保つようにしたことを特徴とするイオン源。An emitter configured to allow internal ionized substances to flow out onto the surface of the emitter chip, and a first aperture for ion beam extraction and a second aperture for electron beam implantation arranged opposite to the emitter. a second lead-out electrode consisting of a filament, Wehnelt, etc.
an electron gun for causing electrons to collide with the emitter through an opening, the emitter being maintained at a higher negative potential than the extraction electrode, and the electron gun being maintained at a higher negative potential than the emitter. An ion source characterized by:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4151982A JPS58158837A (en) | 1982-03-16 | 1982-03-16 | Ion source |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4151982A JPS58158837A (en) | 1982-03-16 | 1982-03-16 | Ion source |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS58158837A true JPS58158837A (en) | 1983-09-21 |
Family
ID=12610622
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4151982A Pending JPS58158837A (en) | 1982-03-16 | 1982-03-16 | Ion source |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS58158837A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009168233A (en) * | 2008-01-21 | 2009-07-30 | Kayaba Ind Co Ltd | Front fork |
JP2009275832A (en) * | 2008-05-15 | 2009-11-26 | Kayaba Ind Co Ltd | Front fork |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5364089A (en) * | 1976-11-19 | 1978-06-08 | Hitachi Ltd | Solid ion source |
-
1982
- 1982-03-16 JP JP4151982A patent/JPS58158837A/en active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5364089A (en) * | 1976-11-19 | 1978-06-08 | Hitachi Ltd | Solid ion source |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2009168233A (en) * | 2008-01-21 | 2009-07-30 | Kayaba Ind Co Ltd | Front fork |
JP2009275832A (en) * | 2008-05-15 | 2009-11-26 | Kayaba Ind Co Ltd | Front fork |
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