JPS58198815A - 電子衝撃型電界放出イオン源 - Google Patents
電子衝撃型電界放出イオン源Info
- Publication number
- JPS58198815A JPS58198815A JP7996982A JP7996982A JPS58198815A JP S58198815 A JPS58198815 A JP S58198815A JP 7996982 A JP7996982 A JP 7996982A JP 7996982 A JP7996982 A JP 7996982A JP S58198815 A JPS58198815 A JP S58198815A
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- JP
- Japan
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- ion
- tip
- ion source
- field emission
- emitter
- Prior art date
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- Pending
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J27/00—Ion beam tubes
- H01J27/02—Ion sources; Ion guns
- H01J27/26—Ion sources; Ion guns using surface ionisation, e.g. field effect ion sources, thermionic ion sources
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は極微小ビーム径を有する点イオン源の改良に係
シ、特に、この種のイオン源においてサブミクロン微細
加工およびサブミクロン計測に好適な各種元素イオンを
取シ出し得る電界放出イオン源の構成に関する。
シ、特に、この種のイオン源においてサブミクロン微細
加工およびサブミクロン計測に好適な各種元素イオンを
取シ出し得る電界放出イオン源の構成に関する。
この種の従来のイオン源は主として高融点材料。
例えばＷ、Ｔａ線などをヘアピン状に曲げ、その先端に
シャープに尖ったチップを溶着したエミッタチップと、
イオン引出電極とより構成されている。また、エミッタ
チップの溶着部には取り出そうとするイオン種材料が供
給されている。このようなイオン源の動作原理は次の通
シである。先ず。
シャープに尖ったチップを溶着したエミッタチップと、
イオン引出電極とより構成されている。また、エミッタ
チップの溶着部には取り出そうとするイオン種材料が供
給されている。このようなイオン源の動作原理は次の通
シである。先ず。
ヘアピンに適当な電流を流し、先端を加熱し、イオン種
材料を溶融させ、チップの先端にイオン種材料を溶融状
態で供給する。次に、チップの先端に強電界を印加し、
チップ先端より電界電離イオンを引出す。
材料を溶融させ、チップの先端にイオン種材料を溶融状
態で供給する。次に、チップの先端に強電界を印加し、
チップ先端より電界電離イオンを引出す。
このような従来のイオン源はフィラメントに電流を流し
２間接的（熱伝導により）にイオン種材料を溶融させて
エミッタチップに供給する方式を採用しているので、高
融点元素、または反応性元素イオンの取シ出しには２次
のような２つの致命的な欠点を′有する。
２間接的（熱伝導により）にイオン種材料を溶融させて
エミッタチップに供給する方式を採用しているので、高
融点元素、または反応性元素イオンの取シ出しには２次
のような２つの致命的な欠点を′有する。
（１）ヘアピン材料自体の溶融、軟化および高温反応な
どの理由によシ高融点単元素イオンの引出しが困難であ
る。
どの理由によシ高融点単元素イオンの引出しが困難であ
る。
（２）ヘアピン材料と反応するイオン種材料のイオン種
の取シ出しは困難である。
の取シ出しは困難である。
したがって２本発明の目的は安定で且つ長寿命の高融点
元素および反応性元素イオンビームを取シ出せる電界放
出イオン源を提供することにある。
元素および反応性元素イオンビームを取シ出せる電界放
出イオン源を提供することにある。
本発明は高融点または反応性イオン種を安定に且つ長寿
命で引出すために９次の２つの技術を組合せて電界放出
イオン源を構成している。第１はエミッタチップの高温
加熱を達成するために電子ビーム加熱手段を採用した。
命で引出すために９次の２つの技術を組合せて電界放出
イオン源を構成している。第１はエミッタチップの高温
加熱を達成するために電子ビーム加熱手段を採用した。
この加熱手段はすでに本発明者らによシ提案（実開昭５
６−１２３４５３号）されている。この加熱手段による
と高融点材側を含むあらゆる物質の溶融が可能である。
６−１２３４５３号）されている。この加熱手段による
と高融点材側を含むあらゆる物質の溶融が可能である。
第２は本発明の骨子となるが、利用したいイオン種を含
む安定な化合物をエミッタチップ材料として用い。
む安定な化合物をエミッタチップ材料として用い。
イオン種材料とエミッタチラシとの反応を軽減させるこ
とにあシ、これにより、高融点９反応性イオン種を安定
に、目っ長寿命で取り出すことが可能な電界放出イオン
源を提供できるものである。
とにあシ、これにより、高融点９反応性イオン種を安定
に、目っ長寿命で取り出すことが可能な電界放出イオン
源を提供できるものである。
以下１本発明の一実施例を第１図により説明する。同図
において９本発明のイオン源は利用したいイオン種を含
む安定な化合物によシ作製したエミッタチップ１．イオ
ン種材料４を装填するルツボ２．イオン種材料４の蒸発
による損失およびエミッタチップ１の軸出しを目的とし
たスペーサ３゜イオン種材料４．電子衝撃のための制御
電極５゜加熱用電子源としてのフィラメント６、イオン
引出電極７．電子加速電源８．フィラメント電源９およ
びイオン加速電源１０より構成されている。
において９本発明のイオン源は利用したいイオン種を含
む安定な化合物によシ作製したエミッタチップ１．イオ
ン種材料４を装填するルツボ２．イオン種材料４の蒸発
による損失およびエミッタチップ１の軸出しを目的とし
たスペーサ３゜イオン種材料４．電子衝撃のための制御
電極５゜加熱用電子源としてのフィラメント６、イオン
引出電極７．電子加速電源８．フィラメント電源９およ
びイオン加速電源１０より構成されている。
このイオン源の動作原理は次の通りである。第１図の構
成によジ、先ず所望のイオン種材料４を装填し、フィラ
メント６をフィラメント電源９により加熱し、電子加速
電源８により、フィラメント６よシ放出される電子をエ
ミッタチップｌに照射してこれを加熱する。その結果、
イオン種材料４は溶融し、エミッタチップｌの先端に溶
融状態で供給される。エミッタチップ１の先端における
イオン種材料４は表面張力によシ球形状を呈する。
成によジ、先ず所望のイオン種材料４を装填し、フィラ
メント６をフィラメント電源９により加熱し、電子加速
電源８により、フィラメント６よシ放出される電子をエ
ミッタチップｌに照射してこれを加熱する。その結果、
イオン種材料４は溶融し、エミッタチップｌの先端に溶
融状態で供給される。エミッタチップ１の先端における
イオン種材料４は表面張力によシ球形状を呈する。
次に、エミッタチップ１とイオン引出し電極７との間に
イオン引出電圧を印加する。その結果、エミッタテップ
１の先端には高電界が印加され９表面張力と電界強度と
の力学的釣合い条件によシ。
イオン引出電圧を印加する。その結果、エミッタテップ
１の先端には高電界が印加され９表面張力と電界強度と
の力学的釣合い条件によシ。
チップ１の先端のイオン種材料（溶融状態にある）４に
よる尖鋭なコーン形状が形成される。このようにして、
一度コーンが形成されると益々強い電界が先端に集中し
、イオン種材料４が電界電離によりイオンと一ム１１と
して放出される。上述の動作原理にもとづいて従来困難
とされていたいビーム１１を取り出した一例を次に示す
。この場合、エミッタテップ１の材料としてはＬａＢ５
を、またイオン種材料４としては粉末状の高純度Ｂを用
いた。この状態でフィラメント電源９によりフィラメン
ト６を約２５００’Ｏに加熱し、電子線加速電圧源８の
電圧を調整し、エミッタチップ１の先端の温度が２３０
０℃以上になるまで加熱し、イオン種材料４のＢを溶融
させ、チップ１の先端に供給した０次に、イオン加速電
源１０によってチップ１の先端と引出電極７との間にイ
オン引出電界を印加し、Ｂ ビーム１１を引出した。
よる尖鋭なコーン形状が形成される。このようにして、
一度コーンが形成されると益々強い電界が先端に集中し
、イオン種材料４が電界電離によりイオンと一ム１１と
して放出される。上述の動作原理にもとづいて従来困難
とされていたいビーム１１を取り出した一例を次に示す
。この場合、エミッタテップ１の材料としてはＬａＢ５
を、またイオン種材料４としては粉末状の高純度Ｂを用
いた。この状態でフィラメント電源９によりフィラメン
ト６を約２５００’Ｏに加熱し、電子線加速電圧源８の
電圧を調整し、エミッタチップ１の先端の温度が２３０
０℃以上になるまで加熱し、イオン種材料４のＢを溶融
させ、チップ１の先端に供給した０次に、イオン加速電
源１０によってチップ１の先端と引出電極７との間にイ
オン引出電界を印加し、Ｂ ビーム１１を引出した。
第２図にＢ ビーム１１のイオン電流Ｉｅと引にシキイ
値をもち、電圧上昇に従って急激に立上ることがわかる
。安定度は１チ／時間であり、極めて安定である。さら
に、寿命はイオン種材料４の装填量に依存するが、０．
５ｇの装填でＩＡ・時間が得られた。この値はイオン種
材料４の装填量により、さらに改善できることは云うま
でもない。
値をもち、電圧上昇に従って急激に立上ることがわかる
。安定度は１チ／時間であり、極めて安定である。さら
に、寿命はイオン種材料４の装填量に依存するが、０．
５ｇの装填でＩＡ・時間が得られた。この値はイオン種
材料４の装填量により、さらに改善できることは云うま
でもない。
以上はＬ ａ Ｂｅ −Ｂ系について述べたが、窒化物
。
。
炭化物系などについても上述と同様な効果が得られるこ
とは云うまでもない。
とは云うまでもない。
本発明の電子衝撃型電界放出イオン源は電子ビーム加熱
手段と所望のイオン種を含む窒化物、はう化物および炭
化物などからなる安定なエミッタチップとを採用してい
るので、従来困難とされていた高融点元素および反応性
元素イオンを他のイオン種と共存させることなく多量に
引き出せる効果がある０
手段と所望のイオン種を含む窒化物、はう化物および炭
化物などからなる安定なエミッタチップとを採用してい
るので、従来困難とされていた高融点元素および反応性
元素イオンを他のイオン種と共存させることなく多量に
引き出せる効果がある０
第１図は本発明の電子衝撃型電界放出イオン源の縦断面
構成図、第２図はｌ第１図のイオン源において、７Ｌａ
ＢａのエミッタチップとＢ粉末との組合せによりＢ イ
オンを引出した場合のイオン引出し電圧ＶｅとＢ イオ
ン電流Ｉｅとの関係を示すグラフである。 １；エミッタチップ、２；イオン釉材料用ルツボ、３；
スペーサ、４；イオン種材料、５；制御電極、６：フィ
ラメント、７；イオン引出電極。 ８；電子ビーム加熱用電源、９；フィラメント電源、ｌ
Ｏ；イオン引出電源、１１；イオンビームｙ第 ｌ 図
構成図、第２図はｌ第１図のイオン源において、７Ｌａ
ＢａのエミッタチップとＢ粉末との組合せによりＢ イ
オンを引出した場合のイオン引出し電圧ＶｅとＢ イオ
ン電流Ｉｅとの関係を示すグラフである。 １；エミッタチップ、２；イオン釉材料用ルツボ、３；
スペーサ、４；イオン種材料、５；制御電極、６：フィ
ラメント、７；イオン引出電極。 ８；電子ビーム加熱用電源、９；フィラメント電源、ｌ
Ｏ；イオン引出電源、１１；イオンビームｙ第 ｌ 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、取シ出したいイオン種元素材を保持したエミッタチ
ップ、上記エミッタテップの先端近傍を加熱して上記イ
オン種元素材を溶融させるための電子線加熱手段、上記
エミッタチップの先端からイオンビームを引出し且つ加
速するためのイオン引出電極を含むイオン源において、
上記取り出したいイオン種元素を含む化合物材料を用い
て上記エミッタチップを構成したことを特徴とする電子
衝撃型電界放出イオン源。 ２、上記エミッタチップが窒化物あるいはほう化物材料
からなることを特徴とする第１項の電子衝撃型電界放出
イオン源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7996982A JPS58198815A (ja) | 1982-05-14 | 1982-05-14 | 電子衝撃型電界放出イオン源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7996982A JPS58198815A (ja) | 1982-05-14 | 1982-05-14 | 電子衝撃型電界放出イオン源 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58198815A true JPS58198815A (ja) | 1983-11-18 |
Family
ID=13705142
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7996982A Pending JPS58198815A (ja) | 1982-05-14 | 1982-05-14 | 電子衝撃型電界放出イオン源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58198815A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4631448A (en) * | 1983-03-09 | 1986-12-23 | Hitachi, Ltd. | Ion source |
| US4733134A (en) * | 1985-05-24 | 1988-03-22 | Hitachi, Ltd. | Liquid metal ion source with pulse generator control |
-
1982
- 1982-05-14 JP JP7996982A patent/JPS58198815A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4631448A (en) * | 1983-03-09 | 1986-12-23 | Hitachi, Ltd. | Ion source |
| US4733134A (en) * | 1985-05-24 | 1988-03-22 | Hitachi, Ltd. | Liquid metal ion source with pulse generator control |
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