JPS60154500A - イオン源用電源 - Google Patents
イオン源用電源Info
- Publication number
- JPS60154500A JPS60154500A JP59009528A JP952884A JPS60154500A JP S60154500 A JPS60154500 A JP S60154500A JP 59009528 A JP59009528 A JP 59009528A JP 952884 A JP952884 A JP 952884A JP S60154500 A JPS60154500 A JP S60154500A
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- Japan
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- 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】
源の電源に関するものである。
中性粒子入射装置に用いられるイオン源は、通常直流ア
ーク放電により水素もしくは重水素プラズマを生成し、
このプラズマ中の水素もしくは重水素のイオン乞静電的
に加速するものである。
ーク放電により水素もしくは重水素プラズマを生成し、
このプラズマ中の水素もしくは重水素のイオン乞静電的
に加速するものである。
以下に図面を用いてイオン源と開用電源を説明する。
第１図はイオン源と従来の開用電源の例で、２段加速型
イオン源を用りて水素イオンを加速する場合のものでる
る。図中１がイオン源で，これにはアーク電源２，加速
′幅縁３，水素ガス供給装置４が接続されている。なお
イオン源用電源とはアーク電源２と加速電源３の総称で
ある。イオイ源１は陰極５．陽極６，第１正電極７，第
２正電極８、接地電極９から成る。容器壁を兼ねる陽極
６の中には水素ガス供給装置４により水素ガスが供給さ
れる。陰極５と陽極６との間（てア−り電源２により５
９〜１００Ｖの直流電圧が印加され、電流値が２００〜
１０００Ａのアーク放電が生ずる。
イオン源を用りて水素イオンを加速する場合のものでる
る。図中１がイオン源で，これにはアーク電源２，加速
′幅縁３，水素ガス供給装置４が接続されている。なお
イオン源用電源とはアーク電源２と加速電源３の総称で
ある。イオイ源１は陰極５．陽極６，第１正電極７，第
２正電極８、接地電極９から成る。容器壁を兼ねる陽極
６の中には水素ガス供給装置４により水素ガスが供給さ
れる。陰極５と陽極６との間（てア−り電源２により５
９〜１００Ｖの直流電圧が印加され、電流値が２００〜
１０００Ａのアーク放電が生ずる。
アーク電源２は直流電源１０と出力のオンオフを行うス
イッチｌ１から成る。アーク放電により発生したプラズ
マ中の水素イオンは第１正電極７と第２正電極８との間
および第２正電極８と接地電極９との間の２段階に分け
て加速され、イオンビーム（第１図では記号１１ を付
した矢印で示す）となる。イオンビームを加速するため
の接地電極９の電位を基準とする第１正電極の電圧即ち
加速電圧Ｖ（ＩＯＵＫＶ程度）および第２正電極電圧Ｖ
２（７０ＫＶ程度）は加速電源３により供給される。
イッチｌ１から成る。アーク放電により発生したプラズ
マ中の水素イオンは第１正電極７と第２正電極８との間
および第２正電極８と接地電極９との間の２段階に分け
て加速され、イオンビーム（第１図では記号１１ を付
した矢印で示す）となる。イオンビームを加速するため
の接地電極９の電位を基準とする第１正電極の電圧即ち
加速電圧Ｖ（ＩＯＵＫＶ程度）および第２正電極電圧Ｖ
２（７０ＫＶ程度）は加速電源３により供給される。
加速電圧■は直流電源１２と、出力のオンオフおよび出
力の立上げ波形の制御を行う真空管１３により供給され
る。真空管１３は制御回路１４により制御さ扛、電圧計
１５と自動制御回路１６とで負帰還制御が行われる。加
速電圧Ｖの立上げ波形Ｇ−よ基準電圧発生器１７の出力
信号を基に関数発生器１９ｖＣよりアーク電源から供給
される電力即ちアーク電力の立上げ波形（て調和した基
準信号を発生し、自動１１ｆｌＪ御回路１１に供給する
ことにより調整する。これはイオンビームの電流値即ち
加速電流がプラズマ中の・ｆオンの密度によるた−め、
加速′ＩＬ圧■や第２正電極電圧■２にはほとんど依存
せず、はぼアーク電力にのみ比例することによる。第２
正＠極電圧■２は加速電圧■を抵抗２０．２１により分
圧して供給さ扛る。アーク電源および加速電源の出力は
オン指令Ｑにしたがってそ詐ぞｔスイッチｉｉ、ｉｓを
開閉することによυオンオフさ扛る。
力の立上げ波形の制御を行う真空管１３により供給され
る。真空管１３は制御回路１４により制御さ扛、電圧計
１５と自動制御回路１６とで負帰還制御が行われる。加
速電圧Ｖの立上げ波形Ｇ−よ基準電圧発生器１７の出力
信号を基に関数発生器１９ｖＣよりアーク電源から供給
される電力即ちアーク電力の立上げ波形（て調和した基
準信号を発生し、自動１１ｆｌＪ御回路１１に供給する
ことにより調整する。これはイオンビームの電流値即ち
加速電流がプラズマ中の・ｆオンの密度によるた−め、
加速′ＩＬ圧■や第２正電極電圧■２にはほとんど依存
せず、はぼアーク電力にのみ比例することによる。第２
正＠極電圧■２は加速電圧■を抵抗２０．２１により分
圧して供給さ扛る。アーク電源および加速電源の出力は
オン指令Ｑにしたがってそ詐ぞｔスイッチｉｉ、ｉｓを
開閉することによυオンオフさ扛る。
第１圧電ｔ４ｉ７．第２正電極８．接地′電極９（１直
径４鱈程度の孔が軸を揃えて多数あけられた構造であろ
う図中記号７〜９は第１図のものと同じである。斜線部
はアーク放電により発生したプラズマ、記号１１ を付
した矢印はイオンビームを表わす、２２はプラズマとイ
オンビームの境界である。
径４鱈程度の孔が軸を揃えて多数あけられた構造であろ
う図中記号７〜９は第１図のものと同じである。斜線部
はアーク放電により発生したプラズマ、記号１１ を付
した矢印はイオンビームを表わす、２２はプラズマとイ
オンビームの境界である。
アーク電力を加速電圧Ｖの２分の３乗で除した量が適値
の場合、第２図、３）のように境界２２はプラズマ側に
少しわん曲し、イオンビームは中性粒子入射装置にとっ
て必要な発散の小さいものとなり。
の場合、第２図、３）のように境界２２はプラズマ側に
少しわん曲し、イオンビームは中性粒子入射装置にとっ
て必要な発散の小さいものとなり。
第２正電極８や接地電極９に衝突するものはほとんどな
い。前記の量が適値よυ小さい場合は第２図ｂ）のよう
に境界２゛２のわん曲の度合が増し、イオンビームは接
地電極９に衝突するものが増す。
い。前記の量が適値よυ小さい場合は第２図ｂ）のよう
に境界２゛２のわん曲の度合が増し、イオンビームは接
地電極９に衝突するものが増す。
逆に前記の量が適値より大きい場合は第２図Ｃ）のよう
に境界２２は逆方向にわん曲し、イオンピー・は第２正
電極８に衝突するものが増す。第２正 １電極８や接地
電極９に衝突したイオンビームは第２図中で記号Ｃを付
した矢印のように２次電子を発生させる。２次電子の発
生は高電圧のかけられた第１正電極７と第２正電極８と
の間もしくは第２１電極、お接、、極、よ。間。放、破
門。原因となる。この状況は定常時のみならず立上げの
間も同じである１、このため定常時に前記の量を適値に
するのみならず、立−にげの間も前記の量を適値に保つ
必要がちると従来考えられていた。
に境界２２は逆方向にわん曲し、イオンピー・は第２正
電極８に衝突するものが増す。第２正 １電極８や接地
電極９に衝突したイオンビームは第２図中で記号Ｃを付
した矢印のように２次電子を発生させる。２次電子の発
生は高電圧のかけられた第１正電極７と第２正電極８と
の間もしくは第２１電極、お接、、極、よ。間。放、破
門。原因となる。この状況は定常時のみならず立上げの
間も同じである１、このため定常時に前記の量を適値に
するのみならず、立−にげの間も前記の量を適値に保つ
必要がちると従来考えられていた。
第３図、Ｉ）はアーク電力の立−Ｌげ波形の例、ｂ）は
第１図の関数発生器１９の設定が適当で前記の量が適値
に保たれる場合の加速電圧■と第２正電極電圧■２の立
上げ波形の例である。第３図ｂｌ ）は第１図の関数発
生器ｌ・・・９の設定が適当でなく、立上げの高前記の
量が適値に比し大きくなる場合部ら加速電圧Ｖおよび第
２正電極電圧ｖ２が第２図ｂ）の場合より遅く立上げら
れる場合の立−ヒげ波形の例である。この場合立上げ途
中の時刻′１゛２で第２正電極電圧■２が加速電圧ｖ近
くまで急に持ち上る現象が生ずる、前記の量が適値に比
し大きい場合、イオン源には第２正電極電流として大き
な負方向（第１図で第２正電極８から抵抗２０．２１の
接続点に向う方向）の電流が流れる特性があり、この電
流が抵抗２１を流れるため第２正電極電圧■２が上昇し
、第２正電極電圧■２が加速電圧Ｖに等しくなるまで安
定動作点が存在しないからである。これはイオン源とし
て異常な運転状態であるので避けねばならない。
第１図の関数発生器１９の設定が適当で前記の量が適値
に保たれる場合の加速電圧■と第２正電極電圧■２の立
上げ波形の例である。第３図ｂｌ ）は第１図の関数発
生器ｌ・・・９の設定が適当でなく、立上げの高前記の
量が適値に比し大きくなる場合部ら加速電圧Ｖおよび第
２正電極電圧ｖ２が第２図ｂ）の場合より遅く立上げら
れる場合の立−ヒげ波形の例である。この場合立上げ途
中の時刻′１゛２で第２正電極電圧■２が加速電圧ｖ近
くまで急に持ち上る現象が生ずる、前記の量が適値に比
し大きい場合、イオン源には第２正電極電流として大き
な負方向（第１図で第２正電極８から抵抗２０．２１の
接続点に向う方向）の電流が流れる特性があり、この電
流が抵抗２１を流れるため第２正電極電圧■２が上昇し
、第２正電極電圧■２が加速電圧Ｖに等しくなるまで安
定動作点が存在しないからである。これはイオン源とし
て異常な運転状態であるので避けねばならない。
以上に述べたような放電破壊や異常な運転状態を避ける
ため、従来は第１図のように制御回路１４を設け、立上
げの間も前記の量を常に適値である定常時の前記の量に
等しく一定に保つイオン源用電源が用いられて＠また。
ため、従来は第１図のように制御回路１４を設け、立上
げの間も前記の量を常に適値である定常時の前記の量に
等しく一定に保つイオン源用電源が用いられて＠また。
このためイオン源用電源の回路（は複雑となり、かつそ
の中の設定も微妙で困難なものであった。
の中の設定も微妙で困難なものであった。
ところが最近の実験事実によれば立上けの間第２図ｂ）
もしくはＣ）のように第２正電極８もしくは接地電極９
に衝突するイオンビームは当初は放電破壊の原因となる
が、放電碕壊を伴う立上げを多数回繰り返すうちに第嘉
正電極７と第２正電極８との間もしくは第２正電極８と
接地電極９との間の耐電圧が向上して放電破壊が起き難
くなり、最終的１（は立上げの間も第２図ａ）のように
保たれる場合の耐電圧と同等もしくはそれ以上の耐電圧
を有するようになることが明らかとなった。
もしくはＣ）のように第２正電極８もしくは接地電極９
に衝突するイオンビームは当初は放電破壊の原因となる
が、放電碕壊を伴う立上げを多数回繰り返すうちに第嘉
正電極７と第２正電極８との間もしくは第２正電極８と
接地電極９との間の耐電圧が向上して放電破壊が起き難
くなり、最終的１（は立上げの間も第２図ａ）のように
保たれる場合の耐電圧と同等もしくはそれ以上の耐電圧
を有するようになることが明らかとなった。
本発明はこの実験事実を応用し、イオン源メとっては耐
電圧がよυ向上し、かつ異常な運転状態とならないイオ
ン源用電源を提供することにるる。
電圧がよυ向上し、かつ異常な運転状態とならないイオ
ン源用電源を提供することにるる。
定常時は中性粒子入射装置にとって必要な発散の小さい
イオンビームを得るために前記の量が適値である必要が
ある。立上げの間は第２図ｂ）のように接地電極９にイ
オンビームを衝突させ、第２正電極８と接地電極９との
間の耐電圧を向−１ニさせるようにする。また第２図Ｃ
）の状態は第３図１（）のように異常な運転状態となる
ので避けねばならない。つまり本発明に関るイオン、源
用電源では立上げの間前記の量が常に適値である定常時
の前記の量より小さく保たれるようにする。
イオンビームを得るために前記の量が適値である必要が
ある。立上げの間は第２図ｂ）のように接地電極９にイ
オンビームを衝突させ、第２正電極８と接地電極９との
間の耐電圧を向−１ニさせるようにする。また第２図Ｃ
）の状態は第３図１（）のように異常な運転状態となる
ので避けねばならない。つまり本発明に関るイオン、源
用電源では立上げの間前記の量が常に適値である定常時
の前記の量より小さく保たれるようにする。
第４図は本発明に関るイオン源用電源の実施例である。
同図中の１己号は第１図中のものに対応する。また２３
はタイマー、２４はインダクタンス、２５はスイッチで
ある。第１図の例と異なり、第４図の例では加速電源に
複雑な制御回路がなく、オン指令Ｑにしたがってスイッ
チ２５により直接直流電源１２の出力がオンオフされる
。またアーク電源２はタイマー２３により、加速電源が
オンさ扛る時刻より一定時間遅れて立上げが開始され。
はタイマー、２４はインダクタンス、２５はスイッチで
ある。第１図の例と異なり、第４図の例では加速電源に
複雑な制御回路がなく、オン指令Ｑにしたがってスイッ
チ２５により直接直流電源１２の出力がオンオフされる
。またアーク電源２はタイマー２３により、加速電源が
オンさ扛る時刻より一定時間遅れて立上げが開始され。
かつその立上げ速度はインダクタンス２４により遅くな
る。
る。
第５図ａ）、ｂ）はそれぞれ第４図に示さｎるイオン源
用電源におけるアーク電力と加速電圧Ｖおよび第２正電
極電圧■２の立上げ波形のレリである。第４図のタイマ
ー２３はアーク電力の立上げが加速電圧■および第２正
電極電圧ｖ２が定常に達したあとの時刻′ｌ゛３に開始
するように働く。インダクタンス２４はアーク電力の立
上げ速度、したがって加速電流の立上げ速度を遅くする
もので、これＶＣより加速電圧■および第２正電極電圧
ｖ２のＴ３以後の電圧降下を小さく抑えることができる
。この結果前Ｎｅｏ量“時刻′”鍔は°・″°以後定常
に達す６ （までは定常時の前記の量より常に小さく保
たれる。
用電源におけるアーク電力と加速電圧Ｖおよび第２正電
極電圧■２の立上げ波形のレリである。第４図のタイマ
ー２３はアーク電力の立上げが加速電圧■および第２正
電極電圧ｖ２が定常に達したあとの時刻′ｌ゛３に開始
するように働く。インダクタンス２４はアーク電力の立
上げ速度、したがって加速電流の立上げ速度を遅くする
もので、これＶＣより加速電圧■および第２正電極電圧
ｖ２のＴ３以後の電圧降下を小さく抑えることができる
。この結果前Ｎｅｏ量“時刻′”鍔は°・″°以後定常
に達す６ （までは定常時の前記の量より常に小さく保
たれる。
実際に第５図ａ）、ｂ）のような立上げ波形によってイ
オン源を運転すると、第３図ａ、） 、 ｂ、）のよう
な立上げ波形によって運転する場合と同等かもしくはそ
れ以上の耐電圧が最終的に得られ、かつ第３図ｂＬ）の
ような異常な運転状態に至ることが皆無であることが実
験的に確かめられているり 以上のように本発明によれば、イオン源にとって耐電圧
がより向上し、かつ異常な運転状態とならないイオン源
用電源を提供することができる。
オン源を運転すると、第３図ａ、） 、 ｂ、）のよう
な立上げ波形によって運転する場合と同等かもしくはそ
れ以上の耐電圧が最終的に得られ、かつ第３図ｂＬ）の
ような異常な運転状態に至ることが皆無であることが実
験的に確かめられているり 以上のように本発明によれば、イオン源にとって耐電圧
がより向上し、かつ異常な運転状態とならないイオン源
用電源を提供することができる。
またこのイオン源用′−源はＴｕｆｆ凧な回路で実現で
き、運転に除し微妙な設足を必要としないので容易に運
転することができる。
き、運転に除し微妙な設足を必要としないので容易に運
転することができる。
第１図はイオン源と従来のイオン源用電源の例、第２図
はイオン源の拡大図、第３図は従来の立上げ鼓形の例、
第４図は本発明に関るイオン源用電源の実施例、第５図
は本発明に関る立上げ波形の例である。 ｌ・・・イオン源 ２・・・アーク電源３・・・加速電
源 ４・・−水素ガス供給、装置５・・・陰極 ６・・
・陽極 ７・・・第１正電極 ８・・・第２正電極９・・・接地
電極 １０．１２・・・直流電源１１．１８．２５・・
・スイッチ １３・・・真空管 １４由制御回路 １５・・・電圧計 １６・・・自動制御回路１７−・・
基準電圧発生器 １９・・・関数発生器２０．２１・・
・抵抗 ２２・・・境界２３・・・タイマー ２４・・
・インダクタンスＱ・・・オン指令 Ｖ・・・加速電圧 ｖ２ ・・・第２正電極電圧 Ｈ”・・・イオンビーム
”ｅ・・・２次電子 １’ｌ ＋ ’ｒ２ｔ Ｔ３・
・・時刻＃２図 秦３回 も５ 閉
はイオン源の拡大図、第３図は従来の立上げ鼓形の例、
第４図は本発明に関るイオン源用電源の実施例、第５図
は本発明に関る立上げ波形の例である。 ｌ・・・イオン源 ２・・・アーク電源３・・・加速電
源 ４・・−水素ガス供給、装置５・・・陰極 ６・・
・陽極 ７・・・第１正電極 ８・・・第２正電極９・・・接地
電極 １０．１２・・・直流電源１１．１８．２５・・
・スイッチ １３・・・真空管 １４由制御回路 １５・・・電圧計 １６・・・自動制御回路１７−・・
基準電圧発生器 １９・・・関数発生器２０．２１・・
・抵抗 ２２・・・境界２３・・・タイマー ２４・・
・インダクタンスＱ・・・オン指令 Ｖ・・・加速電圧 ｖ２ ・・・第２正電極電圧 Ｈ”・・・イオンビーム
”ｅ・・・２次電子 １’ｌ ＋ ’ｒ２ｔ Ｔ３・
・・時刻＃２図 秦３回 も５ 閉
Claims (1)
- アーク電源および加速電源から成る多段加速型イオン源
用電源において、分圧方式により中間電位を発生する加
速電源が用いられる場合に、アーク電力を加速電圧の２
分の３乗で除した量の立上げ時の値が常に定常時の値よ
り小さく保たれることを特徴とするイオン源用電源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59009528A JPS60154500A (ja) | 1984-01-24 | 1984-01-24 | イオン源用電源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59009528A JPS60154500A (ja) | 1984-01-24 | 1984-01-24 | イオン源用電源 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60154500A true JPS60154500A (ja) | 1985-08-14 |
Family
ID=11722768
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59009528A Pending JPS60154500A (ja) | 1984-01-24 | 1984-01-24 | イオン源用電源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60154500A (ja) |
-
1984
- 1984-01-24 JP JP59009528A patent/JPS60154500A/ja active Pending
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