JPS60232651A - 液体金属イオン源 - Google Patents
液体金属イオン源Info
- Publication number
- JPS60232651A JPS60232651A JP8769984A JP8769984A JPS60232651A JP S60232651 A JPS60232651 A JP S60232651A JP 8769984 A JP8769984 A JP 8769984A JP 8769984 A JP8769984 A JP 8769984A JP S60232651 A JPS60232651 A JP S60232651A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- temperature
- emitter
- tip
- power source
- heater
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (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】
〔発明の利用分野〕
本発明は、液体金属イオン源においてエミッターの温度
を一定に制御し、安定なイオンビームを発生させること
を目的としたイオン源の改良に関するものである。
を一定に制御し、安定なイオンビームを発生させること
を目的としたイオン源の改良に関するものである。
従来の液体金属イオン源の一例を第１図に示す。
タンタルやタングステンなどでリボン状に形成されたヒ
ータ１の中央にはエミッター２を通すための小さい穴が
あけられており、イオン化物質３、例えば金の小粒が該
ヒータと該エミッターとの交差部に載せられ、ヒータ支
持部４，４′を介しての加熱電源５により加熱溶融され
る。該ヒータ１はリザーバの役目も兼ねている。該エミ
ッター２は、例えばタングステン製の線材であり、イオ
ン放出側の先端は電界研磨により針状に加工されている
。この針状先端（ニードル）に対向して引出し電極６が
配置される。引出し電極６とエミッター２の間にはイオ
ンを引出すための引出し電源７が接続されており、又、
エミッターにはイオンを加速するために正の電位が加速
電源８により与えられている。
ータ１の中央にはエミッター２を通すための小さい穴が
あけられており、イオン化物質３、例えば金の小粒が該
ヒータと該エミッターとの交差部に載せられ、ヒータ支
持部４，４′を介しての加熱電源５により加熱溶融され
る。該ヒータ１はリザーバの役目も兼ねている。該エミ
ッター２は、例えばタングステン製の線材であり、イオ
ン放出側の先端は電界研磨により針状に加工されている
。この針状先端（ニードル）に対向して引出し電極６が
配置される。引出し電極６とエミッター２の間にはイオ
ンを引出すための引出し電源７が接続されており、又、
エミッターにはイオンを加速するために正の電位が加速
電源８により与えられている。
上述したイオン源において、金３はヒータ１により加熱
溶融され、エミッター２の先端までを濡らす。その先端
部には強電界が印加され、その先端から金が電界蒸発し
イオン９゛となって引出される。このようなイオン源は
輝度が非常に高いが、ニードルの温度がある一定温度に
保持されていないと、ニードル先端への溶融釜属の供給
が不安定となり、その結果、イオンビームの不安定性を
招くことになる。
溶融され、エミッター２の先端までを濡らす。その先端
部には強電界が印加され、その先端から金が電界蒸発し
イオン９゛となって引出される。このようなイオン源は
輝度が非常に高いが、ニードルの温度がある一定温度に
保持されていないと、ニードル先端への溶融釜属の供給
が不安定となり、その結果、イオンビームの不安定性を
招くことになる。
ここで、エミッターの加熱はヒータ１からの熱伝導によ
り溶融金属３を介して行なわれる。そしてエミッター先
端の温度は、エミッター２とヒータ１との交差部の温度
、その交差部からエミッター先端までの距離に依存する
。交差部の温度は、加熱電源５のヒータ１への入力電力
を一定に保持しても、ヒータ１からの熱は、熱伝導によ
りヒータ支持部４，４′へ、さらに熱副射により、その
周囲の壁に逃げるため、なかなか一定値に収まらない。
り溶融金属３を介して行なわれる。そしてエミッター先
端の温度は、エミッター２とヒータ１との交差部の温度
、その交差部からエミッター先端までの距離に依存する
。交差部の温度は、加熱電源５のヒータ１への入力電力
を一定に保持しても、ヒータ１からの熱は、熱伝導によ
りヒータ支持部４，４′へ、さらに熱副射により、その
周囲の壁に逃げるため、なかなか一定値に収まらない。
又、交差部の温度は、ヒータ１への入力電力が一定でも
、そこに載せたイオン化物質３の量にも影響を受ける。
、そこに載せたイオン化物質３の量にも影響を受ける。
さらに、イオン放出中において、イオン９は引出し電極
６を照射し、二次電子（図示せず）がそこから放出され
る。この二次電子はイオンとは逆方向に加速され、エミ
ッター先端近傍を衝撃し、その結果、その部分を加熱す
ることになる。つまり、エミッター先端近傍の温度は、
溶融イオン化物質３の温度をたとえ一定にしても、上述
の二次電子強度、すなわち、放出イオン強度により影響
を受ける。それにょるエミッター先端近傍の温度の不安
定性は、そこでの溶融金属の表面張力、エミッターとの
濡れ性、粘性に影響し、そのまま、イオンビーム３の不
安定性を引起こすことになる。
６を照射し、二次電子（図示せず）がそこから放出され
る。この二次電子はイオンとは逆方向に加速され、エミ
ッター先端近傍を衝撃し、その結果、その部分を加熱す
ることになる。つまり、エミッター先端近傍の温度は、
溶融イオン化物質３の温度をたとえ一定にしても、上述
の二次電子強度、すなわち、放出イオン強度により影響
を受ける。それにょるエミッター先端近傍の温度の不安
定性は、そこでの溶融金属の表面張力、エミッターとの
濡れ性、粘性に影響し、そのまま、イオンビーム３の不
安定性を引起こすことになる。
本発明の目的は、安定なイオンビームを発生する液体金
属イオン源を提供することにある。
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、本発明では、イオン化物質
を加熱溶融して保持するリザーバと、該リザーバから供
給される上記イオン化物質でその先端まで濡らされ、そ
こからイオンが放射するように配置される針状のエミッ
ターと、このエミッターとの間に高電界を印加して、該
エミッター先端からイオンを引出す引出し電極とからな
る液体金属イオン源において、該エミッター先端近傍の
温度を測定し、該測定温度と設定基準温度との比較に基
づき、該イオン化物質を加熱溶融する電源を制御する手
段を備え、安定なイオンビームを発生させる。
を加熱溶融して保持するリザーバと、該リザーバから供
給される上記イオン化物質でその先端まで濡らされ、そ
こからイオンが放射するように配置される針状のエミッ
ターと、このエミッターとの間に高電界を印加して、該
エミッター先端からイオンを引出す引出し電極とからな
る液体金属イオン源において、該エミッター先端近傍の
温度を測定し、該測定温度と設定基準温度との比較に基
づき、該イオン化物質を加熱溶融する電源を制御する手
段を備え、安定なイオンビームを発生させる。
以下、本発明の一実施例を第２図により説明する。エミ
ッター先端近傍１１の温度は、そこからの放出光を真空
壁１０の一部に設けられた測定窓１２を通して、温度測
定器−１３に入射せしめて測定される。該測定器１３か
らの出力は演算器１４で基準電源１５からの設定温度に
対応した電気量と比較され、その差分信号は、伝送線１
６、例えば光ファイバーを通じて、加熱用電源１７に送
られる。光ファイバーは、接地電位で動作させる演算器
１４から、高電位で動作させる加熱電源、１７に制御信
号を送るのに好都合な伝送線である。
ッター先端近傍１１の温度は、そこからの放出光を真空
壁１０の一部に設けられた測定窓１２を通して、温度測
定器−１３に入射せしめて測定される。該測定器１３か
らの出力は演算器１４で基準電源１５からの設定温度に
対応した電気量と比較され、その差分信号は、伝送線１
６、例えば光ファイバーを通じて、加熱用電源１７に送
られる。光ファイバーは、接地電位で動作させる演算器
１４から、高電位で動作させる加熱電源、１７に制御信
号を送るのに好都合な伝送線である。
以上の構成において、ヒータ１に加熱用電源５より電流
が供給されると、熱伝導によりイオン化物質３、エミッ
ター先端近傍１１の温度が上昇を始める。この温度は、
温度測定器１３で検出され。
が供給されると、熱伝導によりイオン化物質３、エミッ
ター先端近傍１１の温度が上昇を始める。この温度は、
温度測定器１３で検出され。
電気量に変換され、演算器１４に入力される。この演算
器１４では、エミッター先端近傍１１の温度と設定温度
との比較がされ、その差分信号が加熱用電源１７に送ら
れ、両者の温度差が小さくなるようヒータ１への供給電
流が制御される。また、イオン源の動作中においても、
常時、エミッター先端近傍１１の温度を測定して設定温
度と比較し、その差分をなくするようヒータ１への供給
電流を増減し、エミッター先端近傍１１の温度を常に一
定になるよう制御する。
器１４では、エミッター先端近傍１１の温度と設定温度
との比較がされ、その差分信号が加熱用電源１７に送ら
れ、両者の温度差が小さくなるようヒータ１への供給電
流が制御される。また、イオン源の動作中においても、
常時、エミッター先端近傍１１の温度を測定して設定温
度と比較し、その差分をなくするようヒータ１への供給
電流を増減し、エミッター先端近傍１１の温度を常に一
定になるよう制御する。
この様に本発明は、エミッター先端近傍の温度゛を測定
し、設定基準温度と比較してのその差分をなくするよう
に温度コントロール系を動作させているため、エミッタ
ー先端近傍の温度を、イオン化物質の減少や、イオン源
周囲の温度の変動に影響されずに一定値に精度良く制御
でき、イオンビームを安定に発生できる。更には、過熱
による液体金属の蒸発といった無駄な消費がなくなり長
寿寿命のイオン源が提供できる。
し、設定基準温度と比較してのその差分をなくするよう
に温度コントロール系を動作させているため、エミッタ
ー先端近傍の温度を、イオン化物質の減少や、イオン源
周囲の温度の変動に影響されずに一定値に精度良く制御
でき、イオンビームを安定に発生できる。更には、過熱
による液体金属の蒸発といった無駄な消費がなくなり長
寿寿命のイオン源が提供できる。
以上本発明を詳述したが、本発明は上記実施例のように
イオン化物質のリザーバとヒータとを共有化させたイオ
ン源のみならず、例えば、ルツボ状のリザーバとその周
囲にコイル状に配置したヒータを採用したイオン源など
、エミッターを用いているどの液体金属イオン源に対し
ても適用し得る。
イオン化物質のリザーバとヒータとを共有化させたイオ
ン源のみならず、例えば、ルツボ状のリザーバとその周
囲にコイル状に配置したヒータを採用したイオン源など
、エミッターを用いているどの液体金属イオン源に対し
ても適用し得る。
本発明によれば、イオン化物質を加熱する手段とエミッ
ター先端近傍の温度を測定する手段により加熱手段を制
御し、エミッター先端近傍の温度を一定にすることによ
り、イオンビームの高安定化ができ、高性能の液体金属
イオン源が提供できる。
ター先端近傍の温度を測定する手段により加熱手段を制
御し、エミッター先端近傍の温度を一定にすることによ
り、イオンビームの高安定化ができ、高性能の液体金属
イオン源が提供できる。
第１図は、従来の液体金属イオン源の概略図、第２図は
本発明の一実施例になるイオン源の概略図である。 １・・・ヒータ、２・・・エミッター、３・・・イオン
化物質、４．４′・・・ヒータ支持部、５・・・加熱電
源、６・・・引出し電極、７・・・引出し電源、８・・
・加速電源、９・・・イオンビーム、１０・・・真空容
器、１】・・エミッター先端近傍、１２・・・測定窓、
１３・・・温度測定器、１４・・・演算器、１５・・・
基準電源、１６・・・伝送線、１７・・・加熱電源。
本発明の一実施例になるイオン源の概略図である。 １・・・ヒータ、２・・・エミッター、３・・・イオン
化物質、４．４′・・・ヒータ支持部、５・・・加熱電
源、６・・・引出し電極、７・・・引出し電源、８・・
・加速電源、９・・・イオンビーム、１０・・・真空容
器、１】・・エミッター先端近傍、１２・・・測定窓、
１３・・・温度測定器、１４・・・演算器、１５・・・
基準電源、１６・・・伝送線、１７・・・加熱電源。
Claims (1)
- イオン化しようとするイオン化物質を加熱溶融して保持
するリザーバと、該リザーバから供給される上記イオン
化物質でその先端まで濡らされ、そこからイオンが放射
するように配置される針状のエミッターと、このエミッ
ターとの間に高電界を印加して、該エミッター先端から
イオンを引出す引出し電極とからなる液体金属イオン源
において、該エミッター先端近傍の温度を測定し、該測
定温度と設定基準温度との比較に基づき、該イオン化物
質を加熱溶融する電源を制御する手段を備えたことを特
徴とする液体金属イオン源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8769984A JPS60232651A (ja) | 1984-05-02 | 1984-05-02 | 液体金属イオン源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8769984A JPS60232651A (ja) | 1984-05-02 | 1984-05-02 | 液体金属イオン源 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60232651A true JPS60232651A (ja) | 1985-11-19 |
Family
ID=13922168
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8769984A Pending JPS60232651A (ja) | 1984-05-02 | 1984-05-02 | 液体金属イオン源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60232651A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011524072A (ja) * | 2008-06-13 | 2011-08-25 | カール ツァイス エヌティーエス エルエルシー | イオン源、システムおよび方法 |
-
1984
- 1984-05-02 JP JP8769984A patent/JPS60232651A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011524072A (ja) * | 2008-06-13 | 2011-08-25 | カール ツァイス エヌティーエス エルエルシー | イオン源、システムおよび方法 |
| US9029765B2 (en) | 2008-06-13 | 2015-05-12 | Carl Zeiss Microscopy, Llc | Ion sources, systems and methods |
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