JPS5830055A - イオンビ−ム源 - Google Patents
イオンビ−ム源Info
- Publication number
- JPS5830055A JPS5830055A JP12888981A JP12888981A JPS5830055A JP S5830055 A JPS5830055 A JP S5830055A JP 12888981 A JP12888981 A JP 12888981A JP 12888981 A JP12888981 A JP 12888981A JP S5830055 A JPS5830055 A JP S5830055A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- metal
- cylinder
- ion beam
- column
- molten metal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
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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】
本発明はイオンビーム源に関し、特に信頼性および寿命
特性の向上したイオンビーム源に関する。
特性の向上したイオンビーム源に関する。
ガリウムとか金、鉛などの金属イオンをビーム状にしで
ある物体に射突させるイオンビーム源は例えば半導体Ｉ
Ｃの電気回路を形成するときのイオンビームリングラフ
イーとがイオンビーム加工などに利用されている。その
ような従来用いられているイオンビーム源としてハ第１
図に示すような構造のものが使用されている。
ある物体に射突させるイオンビーム源は例えば半導体Ｉ
Ｃの電気回路を形成するときのイオンビームリングラフ
イーとがイオンビーム加工などに利用されている。その
ような従来用いられているイオンビーム源としてハ第１
図に示すような構造のものが使用されている。
第１図では例えばタングステン棒のような高融点金属材
料でヘアピン状に形成したヒータで。
料でヘアピン状に形成したヒータで。
その中心部にやはり高融点金属材料であるタングステン
棒で作った電極棒２を溶接などにより固着し、その先端
は細いビームを得られるように尖鋭端部２１を有してい
る。このヒータ１と電極棒２の固着部分に必要とするイ
オンの源となる金属３を融着などによ、り付着しておき
ヒータ１に電流を流して直熱加熱する。一方、この尖鋭
端部２１に対向する位置に配置した電極とこの電極棒２
との間に電極棒２が正となるように高電圧を印加すれば
加熱されて溶融した金属３が尖鋭端部２１から陽イオン
となって対向電極に向って飛び出し、所望の場所に所望
のイオンビームをうろことができる。
棒で作った電極棒２を溶接などにより固着し、その先端
は細いビームを得られるように尖鋭端部２１を有してい
る。このヒータ１と電極棒２の固着部分に必要とするイ
オンの源となる金属３を融着などによ、り付着しておき
ヒータ１に電流を流して直熱加熱する。一方、この尖鋭
端部２１に対向する位置に配置した電極とこの電極棒２
との間に電極棒２が正となるように高電圧を印加すれば
加熱されて溶融した金属３が尖鋭端部２１から陽イオン
となって対向電極に向って飛び出し、所望の場所に所望
のイオンビームをうろことができる。
しかし、このようなイオンビーム源は、イオ□ン源とな
る金属を厚く付着す°るとヒータ３によりたり、濡れに
くい金属の場合には溶融金属が滴下して不良動作の原因
となることがある。そのため金属融液３の大きさは余り
大きく出来ない。
る金属を厚く付着す°るとヒータ３によりたり、濡れに
くい金属の場合には溶融金属が滴下して不良動作の原因
となることがある。そのため金属融液３の大きさは余り
大きく出来ない。
その結果付着金属そのものが少なくなるためすぐに消耗
し、短時間しかイオンビームを得ることができない。従
ってその度に電極棒２を取り出して蒸着などにより新几
に金属を付着しなければならないという不便があると共
に、イオンビームそのものの安定性もよくないという欠
点をもっている。
し、短時間しかイオンビームを得ることができない。従
ってその度に電極棒２を取り出して蒸着などにより新几
に金属を付着しなければならないという不便があると共
に、イオンビームそのものの安定性もよくないという欠
点をもっている。
本発明は、このような欠点に鑑み、イオンビーム源の金
属を度々電極に付着しなくても、定常的に安定したイオ
ンビームを得られるようなイオンビーム源を提供するこ
とを目的とするもので、具体的には筒状体の一端側に高
融点金属の多孔質柱体を固着し、その多孔質柱体の中心
部で少なくとも前記筒状体の一端側方向の端部に高融点
金属チップを固着し、そのチップの先端を尖鋭にすると
共に、前記筒状体と前記多孔質柱体の他端部とモ囲ｉれ
た空間に所望するイオンの材料である金属塊を配置し、
前記筒状体の周囲にヒータを配置して形成したものであ
る。
属を度々電極に付着しなくても、定常的に安定したイオ
ンビームを得られるようなイオンビーム源を提供するこ
とを目的とするもので、具体的には筒状体の一端側に高
融点金属の多孔質柱体を固着し、その多孔質柱体の中心
部で少なくとも前記筒状体の一端側方向の端部に高融点
金属チップを固着し、そのチップの先端を尖鋭にすると
共に、前記筒状体と前記多孔質柱体の他端部とモ囲ｉれ
た空間に所望するイオンの材料である金属塊を配置し、
前記筒状体の周囲にヒータを配置して形成したものであ
る。
以下図面により詳細に説明する。
第２図は本発明の一実施例であるイオンビーム源の断面
図である。第２図で４は例えばタングステンで作った外
径３朋、内径１ ｍｗの円筒。
図である。第２図で４は例えばタングステンで作った外
径３朋、内径１ ｍｗの円筒。
５はやはり高融点金属であるタングステン粉末を焼結さ
せ円筒４の内径と一致させて作った多孔質体の円柱、６
は円柱５の中心部で一端に固着した直径約Ｑ、 ２ｍｍ
のタングステン棒のチップで６１はチップ６の先端を尖
鋭にした尖鋭端、７はイオンの材料とする金属塊、８は
円筒４の他端を閉塞した蓋、９は円筒４の周囲に配置さ
れたヒータでちる。このイオンビーム源の製造方法およ
びイオンビーム源としての動作原理全以下に示す。
せ円筒４の内径と一致させて作った多孔質体の円柱、６
は円柱５の中心部で一端に固着した直径約Ｑ、 ２ｍｍ
のタングステン棒のチップで６１はチップ６の先端を尖
鋭にした尖鋭端、７はイオンの材料とする金属塊、８は
円筒４の他端を閉塞した蓋、９は円筒４の周囲に配置さ
れたヒータでちる。このイオンビーム源の製造方法およ
びイオンビーム源としての動作原理全以下に示す。
まず円筒４の・内径と同じか若干大きめの外径になるよ
うに通常の含浸型陰極に用いるのと同程度の粒度を有す
るタングステン粉末を約２５０℃以上の温度で焼結させ
て円柱５を作る。その円柱５の一端の中心部を穿孔しタ
ンゲステン棒のチップ６を挿入して再度約２６００℃で
再焼結すれば円柱５は全体的に収縮し、チップ６は焼き
ばめされ固着される。同時に円柱５の外径も若干縮み円
筒４の内径に滑合するようになる。次Ｃζチップ６の先
端６１が電解又はアルカリ溶融による化学研磨をして５
μ以下位にする。この際イオンの材料である溶融金属が
チップの先端６１に流れ易いように円柱５も含めて機械
加工することが望ましい。しかし、第３図に示すように
チップ６として線状の数ｌＯμの太さのものを使用すれ
ば機械加工をする必要はなく、化学研磨のみで所望の尖
鋭端６１を得ることができ、この場合円柱５も予めテー
バをつけた形状にしておけば全熱機械加工をする必要は
ない。次にこの円柱５を尖鋭端６１が外方に位置するよ
うに円筒４の一端側に挿入し例えば融点２０００℃のモ
リブデン−ルテニウム（Ｍｏ−Ｒｕ）など高温ロウ材に
よジ両者全ロウ付して固着する。この際ロウ材が円柱５
の多孔質内に余り入り込まないよう外部からの局部加熱
でロウ材することが好ましい。
うに通常の含浸型陰極に用いるのと同程度の粒度を有す
るタングステン粉末を約２５０℃以上の温度で焼結させ
て円柱５を作る。その円柱５の一端の中心部を穿孔しタ
ンゲステン棒のチップ６を挿入して再度約２６００℃で
再焼結すれば円柱５は全体的に収縮し、チップ６は焼き
ばめされ固着される。同時に円柱５の外径も若干縮み円
筒４の内径に滑合するようになる。次Ｃζチップ６の先
端６１が電解又はアルカリ溶融による化学研磨をして５
μ以下位にする。この際イオンの材料である溶融金属が
チップの先端６１に流れ易いように円柱５も含めて機械
加工することが望ましい。しかし、第３図に示すように
チップ６として線状の数ｌＯμの太さのものを使用すれ
ば機械加工をする必要はなく、化学研磨のみで所望の尖
鋭端６１を得ることができ、この場合円柱５も予めテー
バをつけた形状にしておけば全熱機械加工をする必要は
ない。次にこの円柱５を尖鋭端６１が外方に位置するよ
うに円筒４の一端側に挿入し例えば融点２０００℃のモ
リブデン−ルテニウム（Ｍｏ−Ｒｕ）など高温ロウ材に
よジ両者全ロウ付して固着する。この際ロウ材が円柱５
の多孔質内に余り入り込まないよう外部からの局部加熱
でロウ材することが好ましい。
この円筒４内の空隙にイオン材料である金属塊７を挿入
して円筒４の他端に金属材料で蓋８を接着する。この蓋
８はイオンビーム源の電ｆｆｌ端子への接続全容易にす
るのに便利であるが１円筒４から直接電極に接続できれ
ば必ずしも必要ではない。この円筒４の周囲にコイル状
のヒータ９を配置して真空中で加熱すれば金属塊７が溶
融して円柱５の多孔質に浸み込む。この円柱部分もヒー
タ９により加熱されているため溶融した金属は溶融状態
にあるが、粉末を焼結した多数の穴に保持されているた
め丁度スポンジのような役目となり溶融金属が尖鋭端６
１でたまることなく対向電極との印加電圧に応じてイ′
オンとして射出され、それに応じて次々と溶融金属が補
給され定常的にイオンビームを得ることができる。
して円筒４の他端に金属材料で蓋８を接着する。この蓋
８はイオンビーム源の電ｆｆｌ端子への接続全容易にす
るのに便利であるが１円筒４から直接電極に接続できれ
ば必ずしも必要ではない。この円筒４の周囲にコイル状
のヒータ９を配置して真空中で加熱すれば金属塊７が溶
融して円柱５の多孔質に浸み込む。この円柱部分もヒー
タ９により加熱されているため溶融した金属は溶融状態
にあるが、粉末を焼結した多数の穴に保持されているた
め丁度スポンジのような役目となり溶融金属が尖鋭端６
１でたまることなく対向電極との印加電圧に応じてイ′
オンとして射出され、それに応じて次々と溶融金属が補
給され定常的にイオンビームを得ることができる。
一ヒ記実施例では高融点金属としてタングステンを用い
、形状は円形の例で説明したが高融点金属であればタン
グステン以外のモリブデン等でもよく、また円筒４や円
柱５は筒状体や柱体であれば形状には関係なく円形以外
の四角形や他の形状でも、イオンビームを発する場所は
尖鋭端部６１であるため制約されることはない。また尖
鋭端部６１の位置は必ずしも円筒４の外部でなくても外
方を向いていれば円筒４の内部に位置していてもよい。
、形状は円形の例で説明したが高融点金属であればタン
グステン以外のモリブデン等でもよく、また円筒４や円
柱５は筒状体や柱体であれば形状には関係なく円形以外
の四角形や他の形状でも、イオンビームを発する場所は
尖鋭端部６１であるため制約されることはない。また尖
鋭端部６１の位置は必ずしも円筒４の外部でなくても外
方を向いていれば円筒４の内部に位置していてもよい。
更に金属塊７は塊でなく板や！６るいは円筒４の内部や
円柱５に付着した状態でも、どんな状態でも内部に入れ
られればよい。
円柱５に付着した状態でも、どんな状態でも内部に入れ
られればよい。
以上説明したように９本発明によればイオン源の材料で
ある金属を多孔質体を介して保持しているためスポンジ
で保持するような効果を有し、溶融金属が滴下すること
なく、シかも多量の金属を一度に保持できるため、安定
したイオンビームを長時間定常的に得られ、信頼性およ
び寿命の向上したイオンビーム源を得ることができる効
果がある。
ある金属を多孔質体を介して保持しているためスポンジ
で保持するような効果を有し、溶融金属が滴下すること
なく、シかも多量の金属を一度に保持できるため、安定
したイオンビームを長時間定常的に得られ、信頼性およ
び寿命の向上したイオンビーム源を得ることができる効
果がある。
第１図は従来のイオンビーム源の側面図、第２図は本発
明の一実施例であるイオンビーム源の断面図、第３は本
発明の他の実施例であるイオンビーム源の電極先端部の
断面図である。 ４・・・円筒、５・・・多孔質円柱、６・・・チップ、
６１・・・尖鋭端部、７・・・金属塊、８・・・蓋、９
・・・ヒータ。 特許出願人 新日本無線株式会社 手続補正書（方式） 昭和５７年２月１ 日 ％府庁長官 殿 ｌ事件の表示 昭和５６年特許願第１２８８８９号 ２発明の名称 イオンビーム源 ３ 補正をする者 事件との関係 ％許出願人 住 所 東京都犠ソ誠ノＦイー丁目２２番１４号昭和５
７年１月２６日（発送日） ５ 補正により増加する発明の数 ０６補正の対象 １、 明細書第８ページ７行目の「・・・・・・・・・
第３は・・・・・・」とあるのを「・・・・・・・・・
第３図は・・・・・・・・・」と訂正する。
明の一実施例であるイオンビーム源の断面図、第３は本
発明の他の実施例であるイオンビーム源の電極先端部の
断面図である。 ４・・・円筒、５・・・多孔質円柱、６・・・チップ、
６１・・・尖鋭端部、７・・・金属塊、８・・・蓋、９
・・・ヒータ。 特許出願人 新日本無線株式会社 手続補正書（方式） 昭和５７年２月１ 日 ％府庁長官 殿 ｌ事件の表示 昭和５６年特許願第１２８８８９号 ２発明の名称 イオンビーム源 ３ 補正をする者 事件との関係 ％許出願人 住 所 東京都犠ソ誠ノＦイー丁目２２番１４号昭和５
７年１月２６日（発送日） ５ 補正により増加する発明の数 ０６補正の対象 １、 明細書第８ページ７行目の「・・・・・・・・・
第３は・・・・・・」とあるのを「・・・・・・・・・
第３図は・・・・・・・・・」と訂正する。
Claims (1)
- 高融点金属で作られた筒状体と、該筒状体の一端側に固
着され該筒状体と同種の高融点金属で作られた多孔質柱
体と、該多孔質柱体の中心部で少なくとも前記筒状体の
前、記一端側の端部に固着された高融点金属チップと、
前記筒状体と前記多孔質柱体の他端とで囲まれた空間に
配置した金属源と、前記筒状体の外部に配置したヒータ
とからなり、前記高融点金属チップの先端からイオンビ
ームを放射することｔ−特徴とするイオンビーム源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12888981A JPS5830055A (ja) | 1981-08-18 | 1981-08-18 | イオンビ−ム源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12888981A JPS5830055A (ja) | 1981-08-18 | 1981-08-18 | イオンビ−ム源 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5830055A true JPS5830055A (ja) | 1983-02-22 |
| JPS639339B2 JPS639339B2 (ja) | 1988-02-27 |
Family
ID=14995850
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12888981A Granted JPS5830055A (ja) | 1981-08-18 | 1981-08-18 | イオンビ−ム源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5830055A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60216432A (ja) * | 1984-04-11 | 1985-10-29 | Hitachi Ltd | イオンビーム形成方法および液体金属イオン源 |
| US4774433A (en) * | 1986-04-09 | 1988-09-27 | Hitachi, Ltd. | Apparatus for generating metal ions |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3475636A (en) * | 1967-11-14 | 1969-10-28 | Hughes Aircraft Co | Liquid-metal arc cathode with maximized electron/atom emission ratio |
| JPS52125998A (en) * | 1976-04-13 | 1977-10-22 | Atomic Energy Authority Uk | Ion source |
-
1981
- 1981-08-18 JP JP12888981A patent/JPS5830055A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3475636A (en) * | 1967-11-14 | 1969-10-28 | Hughes Aircraft Co | Liquid-metal arc cathode with maximized electron/atom emission ratio |
| JPS52125998A (en) * | 1976-04-13 | 1977-10-22 | Atomic Energy Authority Uk | Ion source |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60216432A (ja) * | 1984-04-11 | 1985-10-29 | Hitachi Ltd | イオンビーム形成方法および液体金属イオン源 |
| US4774433A (en) * | 1986-04-09 | 1988-09-27 | Hitachi, Ltd. | Apparatus for generating metal ions |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS639339B2 (ja) | 1988-02-27 |
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