JPS59101750A - 液体金属イオン源 - Google Patents
液体金属イオン源Info
- Publication number
- JPS59101750A JPS59101750A JP20941882A JP20941882A JPS59101750A JP S59101750 A JPS59101750 A JP S59101750A JP 20941882 A JP20941882 A JP 20941882A JP 20941882 A JP20941882 A JP 20941882A JP S59101750 A JPS59101750 A JP S59101750A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substance
- electrode
- ionized
- tip
- reservoir
- 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.)
- 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
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】
〔発明の利用分野〕
本発明は高輝匿で、かつ、点状のイオンビームが得られ
る液体金属イオン源の改良に関し、特に、この種のイオ
ン源において溜め部や電極との濡れ性が悪いイオン化す
べき物質、あるいは、反対に非常に良すぎるイオン化す
〉き物質からイオンを発生させるのに好適な液体金属イ
オン源に関する。
る液体金属イオン源の改良に関し、特に、この種のイオ
ン源において溜め部や電極との濡れ性が悪いイオン化す
べき物質、あるいは、反対に非常に良すぎるイオン化す
〉き物質からイオンを発生させるのに好適な液体金属イ
オン源に関する。
従来の液体金属イオン源はイオン化すべき物質の溜め部
として、シート状やルツボ状、パイプ状のものがよく使
われている。一方、電極としては先端が針状に形成され
たチップがよく使われている。イオン化すべき物質は、
このイオン化すべき物質の溜め部を通電加熱、電子衝撃
加熱、傍熱加熱などによって高温にすることにより、溶
融される。このようなイオン源において、イオン化すべ
き物質が溜め部や針状チップとの濡れ性が悪い場合、あ
るいは、逆に非常に良すぎる場合には次のような欠点が
あった。濡れ性が悪い場合、溶融したイオン化すべき物
質は表面張力のため球状に近い形状を蓋し、溜め部の中
、あるいは、表面上に局所的に付着しやすく、イオン化
すべき物質が針□ 状チップの先端の方向に流れていくに最適な場所に付着
するように制御することが困難であった。
として、シート状やルツボ状、パイプ状のものがよく使
われている。一方、電極としては先端が針状に形成され
たチップがよく使われている。イオン化すべき物質は、
このイオン化すべき物質の溜め部を通電加熱、電子衝撃
加熱、傍熱加熱などによって高温にすることにより、溶
融される。このようなイオン源において、イオン化すべ
き物質が溜め部や針状チップとの濡れ性が悪い場合、あ
るいは、逆に非常に良すぎる場合には次のような欠点が
あった。濡れ性が悪い場合、溶融したイオン化すべき物
質は表面張力のため球状に近い形状を蓋し、溜め部の中
、あるいは、表面上に局所的に付着しやすく、イオン化
すべき物質が針□ 状チップの先端の方向に流れていくに最適な場所に付着
するように制御することが困難であった。
逆に、濡れ性が非常に良すぎる場合、イオン化すべき物
質は溜め部の全領域や針状チップの上方の領域はもらり
ん、高温になっているこれらの支持電極までをも濡らし
てしまう。このため、イオン化すべき物質の溜め部は、
実効上、非常に広い面積になシ、これがイオン源の温度
に敏感に影響しているため、引き出されるイオンビーム
電流の安゛定性を著しく悪くしている。又、イオン化す
べき物質が溜め部の全領域や支持電極までをも濡らした
場合は、反応によシこれらに損傷を与え、イオン源の寿
命を短くす、る場合もある。結局、濡れ性の悪い、める
いは、良すぎるイオン化すべき物質の溜め部や針状チッ
プの表面上での濡れる場所はこれまで制御することがで
きず、イオン源の信頼性、イオンビーム電流の安定性を
著しく低下させていた。
質は溜め部の全領域や針状チップの上方の領域はもらり
ん、高温になっているこれらの支持電極までをも濡らし
てしまう。このため、イオン化すべき物質の溜め部は、
実効上、非常に広い面積になシ、これがイオン源の温度
に敏感に影響しているため、引き出されるイオンビーム
電流の安゛定性を著しく悪くしている。又、イオン化す
べき物質が溜め部の全領域や支持電極までをも濡らした
場合は、反応によシこれらに損傷を与え、イオン源の寿
命を短くす、る場合もある。結局、濡れ性の悪い、める
いは、良すぎるイオン化すべき物質の溜め部や針状チッ
プの表面上での濡れる場所はこれまで制御することがで
きず、イオン源の信頼性、イオンビーム電流の安定性を
著しく低下させていた。
したがって、本発明の目的は濡れ性の悪い、めるいは逆
に、良すぎるイオン化すべき物質からのイオンビームを
信頼性菌＜、安定に引き出し得る液体金属イオン源を提
供することにある。
に、良すぎるイオン化すべき物質からのイオンビームを
信頼性菌＜、安定に引き出し得る液体金属イオン源を提
供することにある。
上記目的を達成するために本発明においては、針状に形
成された先端を有する電極と、この電極とイオン化すべ
き物質とを加熱するため電極の先端の近傍において成極
と変歪するように設けられたヒータと、溶融したイオン
化すべき物質を保持するためヒータの電極との交差部を
中心に形成された溜め部と、この溜め部が溶融したイオ
ン化すべき物質によって濡らさ□れる表面領域を父走部
の近傍に制御するように溜め部に綬けられた耐熱性の被
覆層と、溶融したイオン化すべき物質で繻らされた１！
Ｌ極の先轡に電界を作押させることによって先端からイ
オン化すべき物質のイオンを引き出すため電極の先端前
方に設けられた引き出し電極とによって液体金属イオン
源を構成したことを特徴としている。
成された先端を有する電極と、この電極とイオン化すべ
き物質とを加熱するため電極の先端の近傍において成極
と変歪するように設けられたヒータと、溶融したイオン
化すべき物質を保持するためヒータの電極との交差部を
中心に形成された溜め部と、この溜め部が溶融したイオ
ン化すべき物質によって濡らさ□れる表面領域を父走部
の近傍に制御するように溜め部に綬けられた耐熱性の被
覆層と、溶融したイオン化すべき物質で繻らされた１！
Ｌ極の先轡に電界を作押させることによって先端からイ
オン化すべき物質のイオンを引き出すため電極の先端前
方に設けられた引き出し電極とによって液体金属イオン
源を構成したことを特徴としている。
かかる本発明の特徴的な構成によって、イオン化すべき
物質を溜め部の所定の領域に常に留めておくれとができ
るようになった。その結果、安定なイオンビームを長時
間に亘うて引き出し得る液体金属イオン源の提供が可能
となった。
物質を溜め部の所定の領域に常に留めておくれとができ
るようになった。その結果、安定なイオンビームを長時
間に亘うて引き出し得る液体金属イオン源の提供が可能
となった。
以下、本発明を図を用いて詳細に述べる。
実施例１
第１図は本発明による液体金属イオン源の基本構造を示
したものである。
したものである。
本実施例は溜め部２がヒータの役割も備えている通電加
熱型の液体金属イオン源に関するものである。図におい
て、針状チップ（電極）１は直径が約１１１１Ｉ１１先
端の曲率半径が約１０μｍのグラツシー・カーボンから
なるものである。ヒータ兼溜め部２は幅が４關、長さが
約１５鱈、厚さが約０、２ ｔｍのシート状のカーボン
からなるもので、中心に直径が２ｍｍの貫通孔３がめけ
られ、そこに、針状チップ１の先端が突出するようにそ
う人されている。ヒータ兼溜め＄２９貫通孔３の周囲に
は内径が約３ｍの、イオン化すべき物質６の濡れを制限
するためのアルミナの被覆層４が設けられている。ヒー
タ兼溜め部２０両端は支持電極５，５によシ固定されて
おり、これらを介してヒータ兼蘭め部２に電流を流して
通電加熱する。その結果、貫通孔３の近傍に載置された
イオン化すべき物質６は溶融し、針状チップ１の先端ま
で濡らす。引き出し電極７は針状チップ１に対向して置
かれ、針状チップ１の先端に強い電界を作用させ、引き
出し電圧が１０〜１５ｋＶで針状チップ１の先端からイ
オン化すべき物質６のイオンビーム８が引き出され始め
る。
熱型の液体金属イオン源に関するものである。図におい
て、針状チップ（電極）１は直径が約１１１１Ｉ１１先
端の曲率半径が約１０μｍのグラツシー・カーボンから
なるものである。ヒータ兼溜め部２は幅が４關、長さが
約１５鱈、厚さが約０、２ ｔｍのシート状のカーボン
からなるもので、中心に直径が２ｍｍの貫通孔３がめけ
られ、そこに、針状チップ１の先端が突出するようにそ
う人されている。ヒータ兼溜め＄２９貫通孔３の周囲に
は内径が約３ｍの、イオン化すべき物質６の濡れを制限
するためのアルミナの被覆層４が設けられている。ヒー
タ兼溜め部２０両端は支持電極５，５によシ固定されて
おり、これらを介してヒータ兼蘭め部２に電流を流して
通電加熱する。その結果、貫通孔３の近傍に載置された
イオン化すべき物質６は溶融し、針状チップ１の先端ま
で濡らす。引き出し電極７は針状チップ１に対向して置
かれ、針状チップ１の先端に強い電界を作用させ、引き
出し電圧が１０〜１５ｋＶで針状チップ１の先端からイ
オン化すべき物質６のイオンビーム８が引き出され始め
る。
Ｂイオンビーム８の生成を目的としてイオン化すべき物
質６にＮｉＢ合金を用いた場合、この物質の融点は約１
ｏｏｏＣでおるためイオンビーム８の引き出し中のヒー
タ２の′成力として約９０Ｗが必要であった。そして、
加速電圧が１２ｋＶで得られるＢイオンビーム８の全電
流は約２００μＡでめる。
質６にＮｉＢ合金を用いた場合、この物質の融点は約１
ｏｏｏＣでおるためイオンビーム８の引き出し中のヒー
タ２の′成力として約９０Ｗが必要であった。そして、
加速電圧が１２ｋＶで得られるＢイオンビーム８の全電
流は約２００μＡでめる。
同じ電極配置のイオン源を用いた比較実験において、溜
め部２にアルミナの被覆層４ｔ−施していない場合、球
状に溶融したＮｉＢ合金６はカーボン製の溜め部２と濡
れ性が余り良くないため、必ずしも針状チップｌの軸上
にその中心を持たず、最悪の場合は、針状チップ１に接
触できない程、遠くへ移動することがおった。これに比
べて、本発明によるイオン源のごとく、アルミナの４＆
榎層４を施した溜め部２はアルミナが溶融したＮｉＢ合
金とは濡れ性がカーボン以上に非常に悪いため、球状に
溶融したＮｉＢ曾金の針状チップ１の軸上からの位置ず
れはほとんど発生しなかつ−だ。このため、この溶融し
たＮｉＢ盆金６を針状チップ１の幹部の最適な位置（溜
めｓ２の所定位置）に常に置くことが可能となり、信頼
性の尚い、安定性の良いイオンビーム８が引き出せるこ
とが確認された。
め部２にアルミナの被覆層４ｔ−施していない場合、球
状に溶融したＮｉＢ合金６はカーボン製の溜め部２と濡
れ性が余り良くないため、必ずしも針状チップｌの軸上
にその中心を持たず、最悪の場合は、針状チップ１に接
触できない程、遠くへ移動することがおった。これに比
べて、本発明によるイオン源のごとく、アルミナの４＆
榎層４を施した溜め部２はアルミナが溶融したＮｉＢ合
金とは濡れ性がカーボン以上に非常に悪いため、球状に
溶融したＮｉＢ曾金の針状チップ１の軸上からの位置ず
れはほとんど発生しなかつ−だ。このため、この溶融し
たＮｉＢ盆金６を針状チップ１の幹部の最適な位置（溜
めｓ２の所定位置）に常に置くことが可能となり、信頼
性の尚い、安定性の良いイオンビーム８が引き出せるこ
とが確認された。
上述のグラシー・カーボン製針状チップ１０代りに、シ
リコン・カーバイト、あるいは六硼化２ンタン製の針状
チップを用いたイオン源に対してもイオンビームの信頼
性、安定性に同様の良好な結果が確認された。
リコン・カーバイト、あるいは六硼化２ンタン製の針状
チップを用いたイオン源に対してもイオンビームの信頼
性、安定性に同様の良好な結果が確認された。
また、上述のアルミナの被覆層４０代りに、ドーナツ状
の石英板、あるいは酸化ジルコニウム板やアルミナ板を
貫通孔３と同心円状に置いては９つけることによシ被覆
した溜め部を用いたイオン源に対してもイオンビームの
１ｇ頼性、安定性に対し同様の良好な結果が確認された
。
の石英板、あるいは酸化ジルコニウム板やアルミナ板を
貫通孔３と同心円状に置いては９つけることによシ被覆
した溜め部を用いたイオン源に対してもイオンビームの
１ｇ頼性、安定性に対し同様の良好な結果が確認された
。
実施例２
本実力例はヒータ兼溜め部２Ｊ−よび針状チップ１がタ
ングステンからなり、イオン化すべき物質６がＡｕｓ
ｉ合金である液体金属イオン源に関するものである。こ
のイオン源の電極配置に関する基本構造は、第１図と全
く同じでめる。実施例１がイオン化すべき物質６とヒー
タ兼溜め部２や針状チップ１との濡れ性の悪い場合の実
施例であるのに対し、本実施例は逆に濡れ性の艮すぎる
吻合のものである。
ングステンからなり、イオン化すべき物質６がＡｕｓ
ｉ合金である液体金属イオン源に関するものである。こ
のイオン源の電極配置に関する基本構造は、第１図と全
く同じでめる。実施例１がイオン化すべき物質６とヒー
タ兼溜め部２や針状チップ１との濡れ性の悪い場合の実
施例であるのに対し、本実施例は逆に濡れ性の艮すぎる
吻合のものである。
ヒータ兼溜め部２にアルミナの被覆層４を施していない
従来の場合、溶融したＡｕ５ｉ合金はタングステン製部
め部２との濡れ性が艮いため、−一になった支持電極５
，５の方向に流れていく。その結果、溜め部２の実効的
な面積が増大すると共に針状チップ１の幹部の近傍のイ
オン化すべき物質６の量が減少する。又、溶融したＡｕ
Ｓｉ合金はヒータ兼溜め部２の裏側、りまシ、針状チッ
プ１の先端側にも廻シ込む。その結果、針状チップ１の
先端へのイオン化すべき物質６の流出量が実効的に増加
し、針状チップ１の先端でのイオン化すべき物質６が形
成する曲率半径を大きくする。これらの現象は、いずれ
も温度やイオン化すべき物質６の総量に敏感で、イオン
ビーム電流の安定性を著しく低下させる。
従来の場合、溶融したＡｕ５ｉ合金はタングステン製部
め部２との濡れ性が艮いため、−一になった支持電極５
，５の方向に流れていく。その結果、溜め部２の実効的
な面積が増大すると共に針状チップ１の幹部の近傍のイ
オン化すべき物質６の量が減少する。又、溶融したＡｕ
Ｓｉ合金はヒータ兼溜め部２の裏側、りまシ、針状チッ
プ１の先端側にも廻シ込む。その結果、針状チップ１の
先端へのイオン化すべき物質６の流出量が実効的に増加
し、針状チップ１の先端でのイオン化すべき物質６が形
成する曲率半径を大きくする。これらの現象は、いずれ
も温度やイオン化すべき物質６の総量に敏感で、イオン
ビーム電流の安定性を著しく低下させる。
これに比べて本発明によるイオン源のごとく、アルミナ
の被覆層４をシート状のヒータ兼溜め部２の表・裏に施
したものについてはアルミナが溶融した金属と濡れ性が
非常に悪いため、溶融した金属の濡れる場所が必要箇所
に制限されることになる。このため、信頼性が良く、か
つ、安定性の良いイオンビーム８を引き出せることが確
認された。さらに、針状チップ１の上方へ毛細ｆ現象に
よってイオン化すべき物質６が伝わる場合もあるので、
この現象を防止するため、針状チップ１の所定蘭所にア
ルミナの被覆層を設けてもよい。
の被覆層４をシート状のヒータ兼溜め部２の表・裏に施
したものについてはアルミナが溶融した金属と濡れ性が
非常に悪いため、溶融した金属の濡れる場所が必要箇所
に制限されることになる。このため、信頼性が良く、か
つ、安定性の良いイオンビーム８を引き出せることが確
認された。さらに、針状チップ１の上方へ毛細ｆ現象に
よってイオン化すべき物質６が伝わる場合もあるので、
この現象を防止するため、針状チップ１の所定蘭所にア
ルミナの被覆層を設けてもよい。
な≧、上述した実施例１，２において、水平形状のヒー
タ兼溜め部の代シにＵ字形状のものを使用してもよい。
タ兼溜め部の代シにＵ字形状のものを使用してもよい。
また、針状チップをヘアピン状ヒータに溶接したタイプ
の液体金属イオン源にも本発明が適用できることは言う
までもない。
の液体金属イオン源にも本発明が適用できることは言う
までもない。
以上述べた如く本発明によって、溶融したイオン化すべ
き物質を常に、溜め部の所定領域に留めて２くことが可
能となり、その結果、安定なイオンビームを長時間に亘
って引き出し得る液体金属イオン源を提供できるように
なった。
き物質を常に、溜め部の所定領域に留めて２くことが可
能となり、その結果、安定なイオンビームを長時間に亘
って引き出し得る液体金属イオン源を提供できるように
なった。
第１１図は本発明による液体金属イオン源の基本構成図
でおる。 １・・・針状電極（チップ）、２・・・ヒータ兼イオン
化すべき物質の溜め部、３・・・貫通孔、４・・・濡れ
制限用被覆ノー、５・・・溜め部支持電極、６・・・イ
オン化す′ｙｆＪｔ 図
でおる。 １・・・針状電極（チップ）、２・・・ヒータ兼イオン
化すべき物質の溜め部、３・・・貫通孔、４・・・濡れ
制限用被覆ノー、５・・・溜め部支持電極、６・・・イ
オン化す′ｙｆＪｔ 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、針状に形成された先端を有する電極と、上記電極と
イオン化すべき物質とを加熱するため上記電極の先端の
近傍において上記電極と交麦するように設けられたヒー
タと、溶融した上記イオン化すべき物質を保持するため
上記ヒータの上記電極との交差部を中心に形成された溜
め部と、上記溜め部が溶融した上記イオン化すべき物質
によって濡らされる表面領域を上記交差部の近傍にｔｌ
ｌＪ限するように上記溜め部に設けられた耐熱性の被積
層と、溶融した上記イオン化すべき物質で濡らされた上
記電極の先端に電界を作用させることによって上記先端
から上記イオン化すべき物質のイオンを引き出すため上
記電極の先端前方に設けられた引き出し′ＩＥ極とを備
えてなることを特徴とする液体金属イオン源。 ２ 上記被覆層がアルミナからなることを特徴とする第
１項の液体金属イオン源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20941882A JPS59101750A (ja) | 1982-12-01 | 1982-12-01 | 液体金属イオン源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20941882A JPS59101750A (ja) | 1982-12-01 | 1982-12-01 | 液体金属イオン源 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59101750A true JPS59101750A (ja) | 1984-06-12 |
Family
ID=16572545
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20941882A Pending JPS59101750A (ja) | 1982-12-01 | 1982-12-01 | 液体金属イオン源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59101750A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0204297A2 (en) * | 1985-06-04 | 1986-12-10 | Denki Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Charged particle emission source structure |
-
1982
- 1982-12-01 JP JP20941882A patent/JPS59101750A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0204297A2 (en) * | 1985-06-04 | 1986-12-10 | Denki Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Charged particle emission source structure |
| US4721878A (en) * | 1985-06-04 | 1988-01-26 | Denki Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Charged particle emission source structure |
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