JPS5968143A - 電界電離ガスイオン源用エミツタチツプ - Google Patents
電界電離ガスイオン源用エミツタチツプInfo
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- JPS5968143A JPS5968143A JP17735282A JP17735282A JPS5968143A JP S5968143 A JPS5968143 A JP S5968143A JP 17735282 A JP17735282 A JP 17735282A JP 17735282 A JP17735282 A JP 17735282A JP S5968143 A JPS5968143 A JP S5968143A
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- H01J27/02—Ion sources; Ion guns
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- H—ELECTRICITY
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- H01J2237/06—Sources
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- H01J2237/0802—Field ionization sources
- H01J2237/0807—Gas field ion sources [GFIS]
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- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
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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】
（１） 発明の技術分野
本発明は、電界電離ガスイオン源用エミッタチップに関
する。特に、全体の曲率は大きく、先端に供給されるガ
ス分子は多く、その最先端部に曲率が小さく電界強度が
大きい部分を有し、この電界強度の大きい特定の領域の
みで電界電離によるイオン化が、起こるようになされて
おり、大きな放射角イオン電流密度を実現することとな
る電界電離ガスイオン源用エミッタチップの改良に関す
る。
する。特に、全体の曲率は大きく、先端に供給されるガ
ス分子は多く、その最先端部に曲率が小さく電界強度が
大きい部分を有し、この電界強度の大きい特定の領域の
みで電界電離によるイオン化が、起こるようになされて
おり、大きな放射角イオン電流密度を実現することとな
る電界電離ガスイオン源用エミッタチップの改良に関す
る。
（２） 技術の背景
イオンビームエツチング法、イオンビーム露光法等、収
束（微細）イオンビームを使用し７てなす手法における
イオン源としては、１１：界、ｉｔ離ガスイオン源電界
放射液体金属イオン源が一般的に使用されている。電界
楊；離ガスイオン源とは、イオン化されるガス、例えば
、水１（Ｈ２）、ヘリウム（Ｈｅ）、アルザン（Ａｒ）
等が１０−２〜１０−”（Ｔｏｒｒ ）程度の圧力をも
って供給される真空容器中に配設さ第１た針状電極、す
なわち、エミッタチップの先端近傍に１〜３〔ｖ／′Ａ
〕程度の高電界を発生させて、この近傍においてガスを
電５〒電離させ、開口を有する対向電極との間に発生さ
せた静電昇によって、このイオンを上記の開口から放出
する′４＋置であり、第１図の如き基本構造を有する１
゜図において、１は絶縁体から構成される真空容器であ
り、１′はガスの導入口であり、２は対向電極であり、
直径ｌ（ｍ）程度のイオン放出用開口２′を有する。そ
して、３はエミッタチップである。
束（微細）イオンビームを使用し７てなす手法における
イオン源としては、１１：界、ｉｔ離ガスイオン源電界
放射液体金属イオン源が一般的に使用されている。電界
楊；離ガスイオン源とは、イオン化されるガス、例えば
、水１（Ｈ２）、ヘリウム（Ｈｅ）、アルザン（Ａｒ）
等が１０−２〜１０−”（Ｔｏｒｒ ）程度の圧力をも
って供給される真空容器中に配設さ第１た針状電極、す
なわち、エミッタチップの先端近傍に１〜３〔ｖ／′Ａ
〕程度の高電界を発生させて、この近傍においてガスを
電５〒電離させ、開口を有する対向電極との間に発生さ
せた静電昇によって、このイオンを上記の開口から放出
する′４＋置であり、第１図の如き基本構造を有する１
゜図において、１は絶縁体から構成される真空容器であ
り、１′はガスの導入口であり、２は対向電極であり、
直径ｌ（ｍ）程度のイオン放出用開口２′を有する。そ
して、３はエミッタチップである。
かかるイオン源にあっては、輝度が大きいこと、すなわ
ち、放射角イオン電流密ＩＷが大きいことが望ましい。
ち、放射角イオン電流密ＩＷが大きいことが望ましい。
放射角イオン゛１Ｆ、流密度を増大させるためには、エ
ミッタチップ先端に供給されるガス分子を増大させるよ
うにエミッタチップの曲率を大＝＜ｔ、、該エミッタチ
ップの最先端にガス分子のイオン化確率が選択的に大き
い領域を形成すればよい。
ミッタチップ先端に供給されるガス分子を増大させるよ
うにエミッタチップの曲率を大＝＜ｔ、、該エミッタチ
ップの最先端にガス分子のイオン化確率が選択的に大き
い領域を形成すればよい。
どころで、電界゛退離ガスイオン源において、ガス分子
がエミッタチップ先端近傍で最もイオン化さ九やすい位
置にあるときのイオン化確率りは次式で与えらねる。
がエミッタチップ先端近傍で最もイオン化さ九やすい位
置にあるときのイオン化確率りは次式で与えらねる。
但し、（１）式において
Ｄはガス分子のイオン化確率であり、
工はガス分子のイオン化工ネルキーであり、φはエミッ
タチップの仕事関数であ番）、Ｆはエミッタチップの先
端近傍における電界強度である。
タチップの仕事関数であ番）、Ｆはエミッタチップの先
端近傍における電界強度である。
上式からも明らかなように、イオン化確率りを増加させ
るには、エミッタチップ先端近傍における電界強度Ｆを
大きくすることが有効受ある。一方、放射角電流密度を
大きくするために１Ｊ、エミッタチップ先端に、供給さ
ハるガス分子を増大させるようにエミッタテップの曲率
な大きくシ、エミッションサイトを特定の領域に限定す
ることが望ましい。そのために、従来エミッションサイ
トを意識的に作る努力がなさｈている。
るには、エミッタチップ先端近傍における電界強度Ｆを
大きくすることが有効受ある。一方、放射角電流密度を
大きくするために１Ｊ、エミッタチップ先端に、供給さ
ハるガス分子を増大させるようにエミッタテップの曲率
な大きくシ、エミッションサイトを特定の領域に限定す
ることが望ましい。そのために、従来エミッションサイ
トを意識的に作る努力がなさｈている。
（３） 従来技術と問題点
従来技術においては上記エミッションサイトの形成方法
として、（イ）タングステン（Ｗ）、イリジウム（工ｒ
）等よりなる針状部材の先端を（１００）面となし、こ
れを１，５００（Ｋ）程度に加熱し同時に１〔Ｖ／Ａ〕
程の電界を印加して、いわゆる、表面拡散させることに
よ（）先端を突出させる方法、あるいは仲）タングステ
ン、（Ｗ）、イリジウム（工ｒ）等よりなる針状部材の
先端部に窒素（Ｎ２）、酸素（０２）、炭素（ａ）等を
もってコンタミネーションを行ない、このコンタミネー
トされた部分のみをエミッションサイトとする方法等が
使用されてきた。しかし、（イ）の方法は、形状の選択
に制限があ番）安定性、再現性が悪＜ 、（−）の方法
は、形状が完全に他律的に決定されるため、制御性、再
現性が低下するという入力を有する。
として、（イ）タングステン（Ｗ）、イリジウム（工ｒ
）等よりなる針状部材の先端を（１００）面となし、こ
れを１，５００（Ｋ）程度に加熱し同時に１〔Ｖ／Ａ〕
程の電界を印加して、いわゆる、表面拡散させることに
よ（）先端を突出させる方法、あるいは仲）タングステ
ン、（Ｗ）、イリジウム（工ｒ）等よりなる針状部材の
先端部に窒素（Ｎ２）、酸素（０２）、炭素（ａ）等を
もってコンタミネーションを行ない、このコンタミネー
トされた部分のみをエミッションサイトとする方法等が
使用されてきた。しかし、（イ）の方法は、形状の選択
に制限があ番）安定性、再現性が悪＜ 、（−）の方法
は、形状が完全に他律的に決定されるため、制御性、再
現性が低下するという入力を有する。
（４）発明の目的
本発明の目的は、この欠点を解消することにあり、線状
部層よ番」なるエミッタチップにおいて全体の曲率が大
きく、先端に供給されるガス分子が多く、さらにその紐
先端に曲率が小さく、電界強すｙ７５を大ぎい、エミッ
ションツイトが特定の領域に駅定され、放射角イオン電
流密度が大きく、安定なイオン淵を構成し、うるｉ：戚
界箪離ガスイオン源用エミッタチップを提イ１（するこ
とにある。
部層よ番」なるエミッタチップにおいて全体の曲率が大
きく、先端に供給されるガス分子が多く、さらにその紐
先端に曲率が小さく、電界強すｙ７５を大ぎい、エミッ
ションツイトが特定の領域に駅定され、放射角イオン電
流密度が大きく、安定なイオン淵を構成し、うるｉ：戚
界箪離ガスイオン源用エミッタチップを提イ１（するこ
とにある。
（５）発明の措成
本発明によハば、先端部に所望の曲率を有する針状金属
体と、ｓ＊Ｈ材金属体の先端部を所望の長さ突出させて
該針状金属体を隋う金属層とを備えてなる′慰界電創「
ガスイオン源用エミッタチップが提） 供される。
体と、ｓ＊Ｈ材金属体の先端部を所望の長さ突出させて
該針状金属体を隋う金属層とを備えてなる′慰界電創「
ガスイオン源用エミッタチップが提） 供される。
本発明Ｉメ、曲率な極めて小さくなしたエミッタチップ
の先端の一部を除く領域を他の材料をもって被覆すれば
、この先端の細切のみで選択的にイオン化が起こ番）上
記の目的を達成しうるとの猫想にもとづいてなさねたも
のである。タングステン（Ｗ）、イリジウム（Ｉｒ）％
の針状部材の先Ｖ：１．ｊ部を電、解研磨［て例えば曲
率１００（６Ｘ：ｌｌ’ｊ度となドア、続いて、この先
端部をその曲率が２，０００（Ａ）程度になるように他
の金属をもって被りし１、さ（ぢに、エミッションサイ
トを形成するためにこの被媛材のみの研磨が可能である
電解液を用いてなす′屯Ｍ研磨によって上記の曲率が１
００ｃＸ）程度である先端部を２０〔ス〕〜４ｏ（Ｘ）
Ｈ出させることと［、て完成されたものである。なお、
この曲率の小さなエミッションサイトの形成は、上記の
如く、被春さ」１て曲率が太きくさ、＋１ている部分の
先端を被Ｏ材のみを溶解する溶剤をもって溶解除去し２
て、タングステン（ｖＯ、イリジウム（工ｒ）＃よ１）
なる曲率の小ざな先端部を埋出する方法に代えて、被覆
されて曲率の大きくされている部分の先端の被（Ｓ材を
’ｐ４Ｌ界蒸発法を使用し７て除法する方法を使用する
ことも可能〒ある。
の先端の一部を除く領域を他の材料をもって被覆すれば
、この先端の細切のみで選択的にイオン化が起こ番）上
記の目的を達成しうるとの猫想にもとづいてなさねたも
のである。タングステン（Ｗ）、イリジウム（Ｉｒ）％
の針状部材の先Ｖ：１．ｊ部を電、解研磨［て例えば曲
率１００（６Ｘ：ｌｌ’ｊ度となドア、続いて、この先
端部をその曲率が２，０００（Ａ）程度になるように他
の金属をもって被りし１、さ（ぢに、エミッションサイ
トを形成するためにこの被媛材のみの研磨が可能である
電解液を用いてなす′屯Ｍ研磨によって上記の曲率が１
００ｃＸ）程度である先端部を２０〔ス〕〜４ｏ（Ｘ）
Ｈ出させることと［、て完成されたものである。なお、
この曲率の小さなエミッションサイトの形成は、上記の
如く、被春さ」１て曲率が太きくさ、＋１ている部分の
先端を被Ｏ材のみを溶解する溶剤をもって溶解除去し２
て、タングステン（ｖＯ、イリジウム（工ｒ）＃よ１）
なる曲率の小ざな先端部を埋出する方法に代えて、被覆
されて曲率の大きくされている部分の先端の被（Ｓ材を
’ｐ４Ｌ界蒸発法を使用し７て除法する方法を使用する
ことも可能〒ある。
上記の構造において曲率がｉｏｏ （Δ〕と小さい先端
部においてのみ屯界強塵が増太し、この領域のみでイオ
ン化確率が宿、まり、結果として、放射角イオン電ヒ１
．密ＩＷが増加する。また上記の被缶材として＃日、タ
ングステン（Ｗ）、イリジウム（工ｒ）等との選択的な
電解研磨や選択的′４界蒸発が可能であることが要求さ
れ金（Ａｕ）、ニッケル（Ｎｉ）ノルコニウム（Ｚｒ）
、シＩＪ ＩＪウム（Ｂｅ）等が使用可能である。
部においてのみ屯界強塵が増太し、この領域のみでイオ
ン化確率が宿、まり、結果として、放射角イオン電ヒ１
．密ＩＷが増加する。また上記の被缶材として＃日、タ
ングステン（Ｗ）、イリジウム（工ｒ）等との選択的な
電解研磨や選択的′４界蒸発が可能であることが要求さ
れ金（Ａｕ）、ニッケル（Ｎｉ）ノルコニウム（Ｚｒ）
、シＩＪ ＩＪウム（Ｂｅ）等が使用可能である。
（６）発明の実がＵ例
以ｒ図面を参照しつつ、本発明の一実施例に係る電界７
１７ Ｅ＋ガスイオン源用エミッタチップについて説１
明し、本発明の構成と特有の効果とをｈ兄明する〇 一例をして、エミッタチップ用部材としてタングステン
（Ｗ）、被覆材として金（Ａｕ）を使用した場合のエミ
ッションサイト形成力法について述べる０ 第２図参照 直径１００〔μｍ〕程度のタングステン（Ｗ）よりなる
針状部４１’ ＋１を水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液
中で電解研磨することにより、エミッタチップのエミッ
ションサイトとなる先便領域１１の曲率半径が１ｏｏ（
Ｘ）程度の先端が（１００）面である針状体を形成する
。
１７ Ｅ＋ガスイオン源用エミッタチップについて説１
明し、本発明の構成と特有の効果とをｈ兄明する〇 一例をして、エミッタチップ用部材としてタングステン
（Ｗ）、被覆材として金（Ａｕ）を使用した場合のエミ
ッションサイト形成力法について述べる０ 第２図参照 直径１００〔μｍ〕程度のタングステン（Ｗ）よりなる
針状部４１’ ＋１を水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液
中で電解研磨することにより、エミッタチップのエミッ
ションサイトとなる先便領域１１の曲率半径が１ｏｏ（
Ｘ）程度の先端が（１００）面である針状体を形成する
。
第３図参照
上記先端領域１１′の周囲を被覆材として例えば金（Ａ
ｕ）を真空蒸着法または金の溶融液にエミッタチップを
浸漬する方法等により被覆し、その曲率半径がｚ、ｏｏ
ｏ（Ｘ）秤度の金（Ａｕ、）被覆領域１２を形成する。
ｕ）を真空蒸着法または金の溶融液にエミッタチップを
浸漬する方法等により被覆し、その曲率半径がｚ、ｏｏ
ｏ（Ｘ）秤度の金（Ａｕ、）被覆領域１２を形成する。
第４図参照
続いて、被覆材である金（Ａｕ）のみを選択的に電解研
磨する。この工程は電解イυＦ磨用の電解液と［７て金
のメッキ液を使用することにより実行でき、金（Ａｕ）
コーティング領域１２を上部から除々に研磨し、基材の
タングステン（Ｗ）の先端領域１１′が２０〔ス〕〜４
ｏ（Ｘ）露出した時点で研磨を停止し、所望のエミッタ
チップを得る。
磨する。この工程は電解イυＦ磨用の電解液と［７て金
のメッキ液を使用することにより実行でき、金（Ａｕ）
コーティング領域１２を上部から除々に研磨し、基材の
タングステン（Ｗ）の先端領域１１′が２０〔ス〕〜４
ｏ（Ｘ）露出した時点で研磨を停止し、所望のエミッタ
チップを得る。
上記の構造となすことにより、直径が１００〔μｍ〕程
度、曲率半径がｚｏｏｏ（Ｘ）程度の針状部材の先端に
、曲率半径が１００ （Ａ：］稈度の突起状エミッショ
ンサイトが形成された状態となるので、エミッションサ
イトが限定さ牙１て、放射角イオン電流密度が大きい゛
小；界電離ガスイオン源月１エミッタチッゾの構造を実
現できる。
度、曲率半径がｚｏｏｏ（Ｘ）程度の針状部材の先端に
、曲率半径が１００ （Ａ：］稈度の突起状エミッショ
ンサイトが形成された状態となるので、エミッションサ
イトが限定さ牙１て、放射角イオン電流密度が大きい゛
小；界電離ガスイオン源月１エミッタチッゾの構造を実
現できる。
また、上記の工程において、針状部材の蒸発電界よ番）
小さな蒸発電界を有するコート材を選択すわば、電解研
；侵法に代えて電界蒸発法をもっても実行可能である○ （力 発明の詳細 な説明せるとおり、本発明によれば、針状部材よ０なる
エミッタチップにおいて、全体の曲率は大きく、その最
先端に、先端曲率が小さく、′心界強ｔｌｃが大きいエ
ミッションサイトが特定の領域に限定される。従って放
射角イオン′電流密度が大きく、安定なイオン源を構成
しうる電界電離ガスイオン源用エミッタチップを堤供す
ることができる０
小さな蒸発電界を有するコート材を選択すわば、電解研
；侵法に代えて電界蒸発法をもっても実行可能である○ （力 発明の詳細 な説明せるとおり、本発明によれば、針状部材よ０なる
エミッタチップにおいて、全体の曲率は大きく、その最
先端に、先端曲率が小さく、′心界強ｔｌｃが大きいエ
ミッションサイトが特定の領域に限定される。従って放
射角イオン′電流密度が大きく、安定なイオン源を構成
しうる電界電離ガスイオン源用エミッタチップを堤供す
ることができる０
第１図は、電界電離ガスイオン源の基本構造の一例↑あ
Ｉ）、第２図乃至第４図は、本発明の一実施例に係る電
界電離ガスイオン源用エミッタチップのエミッションサ
イト形成方法における主壁工程完了後のエミッタチップ
の先端領域の断面図である。 １・・・真空容器、１′・・ガス導入口、２・・・対向
串、極、２′・・・対向電標に設けら牙またイオン放出
用開口、３・・・エミッタチップ、１１・・・針状部材
、１１′・・・エミッタチップのエミッションサイトと
なる先端領域、１２・・−被覆材形成領域。 第３図 党４閣
Ｉ）、第２図乃至第４図は、本発明の一実施例に係る電
界電離ガスイオン源用エミッタチップのエミッションサ
イト形成方法における主壁工程完了後のエミッタチップ
の先端領域の断面図である。 １・・・真空容器、１′・・ガス導入口、２・・・対向
串、極、２′・・・対向電標に設けら牙またイオン放出
用開口、３・・・エミッタチップ、１１・・・針状部材
、１１′・・・エミッタチップのエミッションサイトと
なる先端領域、１２・・−被覆材形成領域。 第３図 党４閣
Claims (1)
- 先端部に所望の曲率な有する針状金属体と、該針状金属
体の先端部を所望の長さ突出させて核針状金属体を覆う
金属層とを備えてなることを特徴とする電界電離ガスイ
オン源用エミッタチップ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17735282A JPS5968143A (ja) | 1982-10-08 | 1982-10-08 | 電界電離ガスイオン源用エミツタチツプ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17735282A JPS5968143A (ja) | 1982-10-08 | 1982-10-08 | 電界電離ガスイオン源用エミツタチツプ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5968143A true JPS5968143A (ja) | 1984-04-18 |
Family
ID=16029463
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17735282A Pending JPS5968143A (ja) | 1982-10-08 | 1982-10-08 | 電界電離ガスイオン源用エミツタチツプ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5968143A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6953022B1 (en) | 2000-05-26 | 2005-10-11 | Yanmar Co., Ltd. | Fuel injection pump |
| WO2009141655A2 (en) * | 2008-05-22 | 2009-11-26 | Nfab Limited | Improved particle beam generator |
| US9734926B2 (en) | 2008-05-02 | 2017-08-15 | Shine Medical Technologies, Inc. | Device and method for producing medical isotopes |
| US10734126B2 (en) | 2011-04-28 | 2020-08-04 | SHINE Medical Technologies, LLC | Methods of separating medical isotopes from uranium solutions |
| US10978214B2 (en) | 2010-01-28 | 2021-04-13 | SHINE Medical Technologies, LLC | Segmented reaction chamber for radioisotope production |
| US11361873B2 (en) | 2012-04-05 | 2022-06-14 | Shine Technologies, Llc | Aqueous assembly and control method |
-
1982
- 1982-10-08 JP JP17735282A patent/JPS5968143A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6953022B1 (en) | 2000-05-26 | 2005-10-11 | Yanmar Co., Ltd. | Fuel injection pump |
| US9734926B2 (en) | 2008-05-02 | 2017-08-15 | Shine Medical Technologies, Inc. | Device and method for producing medical isotopes |
| US11830637B2 (en) | 2008-05-02 | 2023-11-28 | Shine Technologies, Llc | Device and method for producing medical isotopes |
| WO2009141655A2 (en) * | 2008-05-22 | 2009-11-26 | Nfab Limited | Improved particle beam generator |
| WO2009141655A3 (en) * | 2008-05-22 | 2010-09-16 | Nfab Limited | Improved particle beam generator |
| US10978214B2 (en) | 2010-01-28 | 2021-04-13 | SHINE Medical Technologies, LLC | Segmented reaction chamber for radioisotope production |
| US11894157B2 (en) | 2010-01-28 | 2024-02-06 | Shine Technologies, Llc | Segmented reaction chamber for radioisotope production |
| US10734126B2 (en) | 2011-04-28 | 2020-08-04 | SHINE Medical Technologies, LLC | Methods of separating medical isotopes from uranium solutions |
| US11361873B2 (en) | 2012-04-05 | 2022-06-14 | Shine Technologies, Llc | Aqueous assembly and control method |
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