JPS60235345A - Ion beam generating apparatus - Google Patents

Ion beam generating apparatus

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JPS60235345A
JPS60235345A JP9349384A JP9349384A JPS60235345A JP S60235345 A JPS60235345 A JP S60235345A JP 9349384 A JP9349384 A JP 9349384A JP 9349384 A JP9349384 A JP 9349384A JP S60235345 A JPS60235345 A JP S60235345A
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JP
Japan
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laser
ion beam
substance
state
laser beam
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Application number
JP9349384A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shigeto Fujita
重人 藤田
Koichi Ono
高一 斧
Tatsuo Omori
達夫 大森
Yoshihiro Ueda
植田 至宏
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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Publication of JPS60235345A publication Critical patent/JPS60235345A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32321Discharge generated by other radiation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J27/00Ion beam tubes
    • H01J27/02Ion sources; Ion guns
    • H01J27/24Ion sources; Ion guns using photo-ionisation, e.g. using laser beam

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Abstract

PURPOSE:To steeply improve ionization efficiency and ion selectivity by exciting a substance to be ionized to a comparatively lower excitation condition from the basic condition of energy level through gas discharge and moreover to automatic electrolytic dissociation condition through irradiation of laser beam. CONSTITUTION:The beryllium vapor 10 is supplied to a vessel 1 from a gas supply port 1a. A voltage is applied to electrodes 5 and 6 and thereby electrons generated by gas discharge collide with the beryllium vapor 10 and as a result the beryllium vapor 10 is resonant-excited to the quasi stable condition from the basic condition. At the laser beam generating part, a trigger pulse is applied to the lasers from a pulse generating circuit in synchronization with application of voltage, each laser oscillates, both laser beams B3, B4 cross at the ion producing space 4 in the vessel 1. Thereby, the beryllium vapor 10 under the quasi stable condition is resonant-excited step by step to the automatic electrolytic dissociation condition and the excited vapor is ionized with a predetermined transition probability.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、半導体加工装置をはじめ材料改質。[Detailed description of the invention] [Technical field of invention] The present invention is applicable to material modification including semiconductor processing equipment.

材料合成等に使われるイオンビーム発生装置に関するも
のである。
This relates to ion beam generators used for materials synthesis, etc.

〔従来技術〕[Prior art]

従来、イオンビーム発生装置によるイオン発生方法とし
ては、種々の手法が考えられ実用化されて来た。その大
部分は放電を利用したものであったが、近年レーザ光を
使ったイオン源が考え出されて来ている。このレーザ光
等の光を使った方式には2つあり、1つはレーザ光を金
属等の固体に照射してそのプラズマをイオン源として使
ったり、レーザ光を集光して気体、液体に照射してプラ
ズマを作り、これをイオン源としたりするものであり、
他の1つは波長の可変な光源を使い、レーザ光等の単一
波長を対象とするイオン化されるべき物質のエネルギ準
位に共鳴させて該物質をイオン化させるものであり、本
発明は後者に関するものである。
Conventionally, various methods have been considered and put into practical use as ion generation methods using ion beam generators. Most of them used electric discharge, but in recent years ion sources using laser light have been devised. There are two methods that use light such as laser light. One is to irradiate a solid such as a metal with laser light and use the resulting plasma as an ion source, or to focus the laser light and convert it into gas or liquid. irradiation to create plasma, which is used as an ion source.
The other method uses a variable wavelength light source to ionize a substance by resonating a single wavelength such as a laser beam with the energy level of the substance to be ionized. It is related to.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明は、上記共鳴光励起、イオン化方式のイオンビー
ム発生装置において、イオン化させる物質の共鳴光励起
にてイオン化させる直前の状態として、該物質の自動電
離状態(Autoionizationlevel )
を使うことにより、従来の共鳴光励起。
The present invention provides an ion beam generator using resonant light excitation and ionization, in which an autoionization level of a substance is set as a state immediately before the substance is ionized by resonant light excitation.
By using conventional resonant optical excitation.

イオン化方式に比べ入力光エネルギに対するイオン化効
率を数桁以上向上でき、かつ選択イオン化における選択
性に優れたイオンビーム発生装置を提供することを目的
としている。
It is an object of the present invention to provide an ion beam generator that can improve the ionization efficiency for input light energy by several orders of magnitude compared to the ionization method, and has excellent selectivity in selective ionization.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

まず本発明装置におけるイオン化方法をベリリウムイオ
ンビームを発生ずる場合を例にとって従来の方法と比較
しつつ説明する。第1図はベリリウム中性原子のエネル
ギ準位図である。
First, the ionization method in the apparatus of the present invention will be explained by comparing it with a conventional method using an example in which a beryllium ion beam is generated. FIG. 1 is an energy level diagram of beryllium neutral atoms.

従来のイオン化方法は、例えば波長が2349人。In the conventional ionization method, for example, the wavelength is 2349.

3000人の2本のレーザビームBl、B2をイオン化
させたいベリリウム蒸気に照射する方法であり、即ち基
底状態2s (IS)にあるベリリウム原子をまず23
49人のレーザビームB1により励起状態2p(IPO
)に共鳴励起し、その後3000人のレーザビームB2
によりイオン化させるものである。
This is a method of irradiating beryllium vapor to be ionized with two laser beams Bl and B2 of 3,000 people. In other words, beryllium atoms in the ground state 2s (IS) are first ionized into 23
Excited state 2p (IPO
), then 3000 laser beams B2
ionization.

本発明装置におけるイオン化方法が上記従来のイオン化
方法と異なるのは、共鳴励起のみを用いている点であり
、ベリリウム蒸気をガス放電により比較的下位の、例え
ば準安定状fi2p(3PG)に共鳴励起させ、さらに
レーザビームの照射により自動電離状態1s22p3p
 (3S)に共鳴励起させる。そしてこの励起状態にお
いて該励起蒸気は所定の遷移確率で自動電離される。
The ionization method in the device of the present invention differs from the conventional ionization method described above in that only resonance excitation is used, and beryllium vapor is resonantly excited to a relatively lower level, for example, metastable fi2p (3PG), by gas discharge. Then, the automatic ionization state 1s22p3p is created by laser beam irradiation.
(3S) is resonantly excited. In this excited state, the excited vapor is automatically ionized with a predetermined transition probability.

この発明装置におけるイオン化方法の場合、従来のイオ
ン化方法がエネルギ準位2p(IPO)から直接イオン
化させるのに比べ、イオン化させる衝突断面積が数桁以
上高い。従ってレーザビームの出力エネルギが小さくて
すみ、しかも完全に共鳴のみを使うためレーザビームの
エネルギ準位。
In the case of the ionization method in the device of this invention, the collision cross section for ionization is several orders of magnitude higher than that in the conventional ionization method, which directly ionizes from energy level 2p (IPO). Therefore, the output energy of the laser beam is small, and since only resonance is used, the energy level of the laser beam can be reduced.

波長を不純物原子のそれらと一致しないように選択すれ
ばイオン化させたい物質のみをイオン化でき、しかも純
度の高いものができる。
By selecting wavelengths that do not match those of impurity atoms, it is possible to ionize only the substance to be ionized, and moreover, it is possible to ionize the substance with high purity.

また上記レーザビームの波長を変えることにより、容易
に他種の物質のイオンビームを発生することができ、こ
の場合イオン化される多種の物質を前もってイオンビー
ム発生容器内に導入しておいても良い。このように発生
するイオンビームのM類を容易に変えることができる本
発明の手法は従来の方法にないものであり、イオンビー
ムで処理するイオン種の異なるような2つ以上の行程を
連続して行なうことができる利点がある。
Furthermore, by changing the wavelength of the laser beam, ion beams of other types of substances can be easily generated, and in this case, various types of substances to be ionized may be introduced into the ion beam generation container in advance. . The method of the present invention, which allows the M class of the generated ion beam to be easily changed, is unlike any conventional method. There are advantages to being able to do so.

次にこの発明の実施例を図について説明する。Next, embodiments of the invention will be described with reference to the drawings.

第2図は本発明の第1の実施例を示す。図において、】
はイオン化されるべき物質が導入される容器、1aは上
記物質を該容器1内に導入するためのガス導入孔、1b
はガス排出孔、3a、3bは図示しないレーザビーム発
生部からのレーザビームB3.B4を上記容器1内に導
入する窓であり、該容器1内のし=ザビームB3.B4
が交差する空間はイオン生成空間4となっている。そし
て上記レーザビーム発生部には、図示していないが、2
つのレーザと、該各レーザの発振トリガとなる電気信号
パルスを発生するパルス発生回路とが設けられている。
FIG. 2 shows a first embodiment of the invention. In the figure,】
1a is a container into which the substance to be ionized is introduced; 1a is a gas introduction hole for introducing the substance into the container 1; 1b is a gas introduction hole for introducing the substance into the container 1;
3a and 3b are gas exhaust holes, and 3a and 3b are laser beams B3. and 3.B from a laser beam generator (not shown). B4 is a window for introducing the beam into the container 1, and the beam inside the container 1 is the window B3. B4
The space where these intersect is the ion generation space 4. Although not shown, the laser beam generating section includes two
There are provided two lasers and a pulse generation circuit that generates an electric signal pulse that serves as an oscillation trigger for each of the lasers.

なお、上記レーザとしては、エキシマ、窒素等の気体レ
ーザ、アレキサンドライトレーザ等の固体レーザ、これ
らにより励起される色素レー乞波長可変レーザ又は自由
電子レーザ等の各種のレーザを用いることができる。
Note that various lasers such as an excimer, a gas laser such as a nitrogen laser, a solid laser such as an alexandrite laser, a dye laser excited by these, a wavelength tunable laser, or a free electron laser can be used as the laser.

5.6は上記イオン生成空間4を挟んで配置された電極
、5a、6aは上記電極5,6にRF電源電圧を印加す
る端子であり、これらは上記イオン生成空間4に励起用
高周波(RF)ガス放電を生ぜしめるガス放電発生部1
5を構成している。
Reference numerals 5 and 6 are electrodes arranged with the ion generation space 4 in between; 5a and 6a are terminals for applying an RF power supply voltage to the electrodes 5 and 6; ) Gas discharge generating section 1 that generates gas discharge
5.

なお、上記イオン化されるべき物質が化合物又は分子状
態のガスとして上記容器1に導入される場合は、上記励
起用ガス放電が上記物質を中性原子状態にするためのガ
ス放電を兼ねるようにしてもよい。
Note that when the substance to be ionized is introduced into the container 1 as a gas in a compound or molecular state, the excitation gas discharge also serves as a gas discharge to bring the substance into a neutral atomic state. Good too.

8は試料、8aは該試料8を保持する試料台であり、該
試料台8aと上記電極6との間には直流電圧が印加され
、これによりイオン化された物質をイオンビームとして
引き出すための引き出し電界が発生される。
8 is a sample, and 8a is a sample stand that holds the sample 8. A direct current voltage is applied between the sample stand 8a and the electrode 6, and a drawer is used to extract the ionized substance as an ion beam. An electric field is generated.

次に動作について説明する。Next, the operation will be explained.

本実施例装置により、ベリリウムのイオンビームを発生
する場合を考える。まず容器1にガス導入孔1aよりベ
リリウム蒸気10を導入する。そして上記電極5と電極
6の各々に端子5a、5aからの電圧が印加され、これ
により、ベリリうム蒸気】0にガス放電による電子が衝
突し、その結果へリリウム蒸気10はその基底状態から
準安定状態2p(3PO)に共鳴励起される。また上記
電圧印加と時間的に同期して上記レーザビーム発生部に
おいて、そのパルス発生回路から各レーザにトリガパル
スが与えられて各レーザが発振し、これにより波長26
51人のレーザビームB3が窓3aを介して上記容器】
に導入され、また3865人のレーザビームB4が窓3
bを介して同様に導入され、両ビームB3.B4が容器
1内のイオン生成空間4において交差し、これにより上
記準安定状態2 p (” PO)にあるベリリウム蒸
気10は、2651人のレーザビームB3により励起状
態2p(3D)に共鳴励起され、さらに3865人のレ
ーザビームB4により上記励起状態2p(3D)から自
動電離状態1 s22p 3p (3S)に階段状に共
鳴励起され、該励起蒸気は所定の遷移確率でもってイオ
ン状態になる。また上記電極6と試料台8aとの間には
直流電圧が印加されており、これにより上記イオン化さ
れたベリリウム蒸気1oはベリリウムのイオンのみから
なるイオンビーム9として引き出され、該イオンビーム
9は上記試料8に照射される。
Let us consider the case where a beryllium ion beam is generated by the apparatus of this embodiment. First, beryllium vapor 10 is introduced into the container 1 through the gas introduction hole 1a. Then, a voltage is applied from terminals 5a and 5a to each of the electrodes 5 and 6, and as a result, electrons due to gas discharge collide with the beryllium vapor 10, and as a result, the helium vapor 10 changes from its ground state. It is resonantly excited to the metastable state 2p (3PO). In addition, in time synchronization with the voltage application, in the laser beam generating section, a trigger pulse is applied from the pulse generating circuit to each laser, causing each laser to oscillate.
The laser beam B3 of 51 people enters the above container through the window 3a]
3,865 laser beams B4 were introduced into window 3.
b and both beams B3. B4 intersect in the ion production space 4 in the container 1, so that the beryllium vapor 10 in the metastable state 2p ("PO) is resonantly excited to the excited state 2p (3D) by the 2651 laser beam B3. , and is further resonantly excited stepwise from the excited state 2p (3D) to the autoionization state 1 s22p 3p (3S) by the laser beam B4 of 3865 people, and the excited vapor becomes an ionic state with a predetermined transition probability. A DC voltage is applied between the electrode 6 and the sample stage 8a, whereby the ionized beryllium vapor 1o is extracted as an ion beam 9 consisting only of beryllium ions, and the ion beam 9 is 8 is irradiated.

以上の動作説明における本実施例の特徴を示すと、まず
第1に本実施例は完全に共鳴のみを用いて選択イオン化
を行なうものであるので、上記容器1内にイオン化させ
るべき物質、この場合ベリリウム、以外の不純物、酸素
、窒素、炭素、水素等が含まれていて、しがもその量が
ベリリウムより多くても、レーザビームのエネルギ準位
、波長を上記不純物等のそれらと一致させないようにし
て希望の元素、この場合はベリリウム、のみがイオン化
された純粋なベリリウムイオンビームが得られる。
The characteristics of this embodiment in the above operation description are as follows: First of all, since this embodiment performs selective ionization completely using only resonance, the substance to be ionized in the container 1, in this case, Even if it contains impurities other than beryllium, such as oxygen, nitrogen, carbon, hydrogen, etc., and even if the amount is larger than beryllium, the energy level and wavelength of the laser beam should not match those of the above impurities, etc. The result is a pure beryllium ion beam in which only the desired element, in this case beryllium, is ionized.

第2に本実施例は上述のとおり、選択イオン化を行なう
ものであり、かつ共鳴光励起によるイオン化を行なうも
のであるので、電子や他の元素が励起されたり、エネル
ギ吸収により温度上昇したりすることはなく、その結果
イオンビームを照射する対象試料8、例えば半導体の場
合は基板、の温度を上昇させることはなく、低温処理が
できる。
Second, as mentioned above, this embodiment performs selective ionization and ionization by resonant optical excitation, so there is no possibility that electrons or other elements will be excited or that the temperature will rise due to energy absorption. As a result, low-temperature processing can be performed without increasing the temperature of the target sample 8 to be irradiated with the ion beam, such as a substrate in the case of a semiconductor.

第3にイオンビームの種類や特性を変える場合はレーザ
ビームの波長及び放電条件を変えれば良く、従来のよ・
うな試料を取り出したり、イオン源部を交換するために
容器を開閉したりする必要はなく、従って、イオン注入
とアニーリング等の連続動作が容易にできる。
Third, if you want to change the type or characteristics of the ion beam, you just need to change the wavelength of the laser beam and the discharge conditions.
There is no need to open or close the container to take out such a sample or replace the ion source, and therefore continuous operations such as ion implantation and annealing can be easily performed.

第3図は本発明の第2の実施例を示す。図において、第
2図と同一符号は同−又は相当部分を示し、13はイオ
ン化させるべき物質12を収容するオーブン、13aは
上記オーブン13の外周に設けられたヒータ、11はイ
オン化されたベリリウム蒸気10を容器1の軸心に集束
せしめるマグネット、工4は上記集束されたベリリウム
蒸気IOをイオンビーム9として引き出す引き出し電極
である。
FIG. 3 shows a second embodiment of the invention. In the figure, the same reference numerals as in FIG. 2 indicate the same or equivalent parts, 13 is an oven containing the substance 12 to be ionized, 13a is a heater provided on the outer periphery of the oven 13, and 11 is ionized beryllium vapor. 10 is a magnet for focusing on the axis of the container 1, and 4 is an extraction electrode for extracting the focused beryllium vapor IO as an ion beam 9.

次に動作について説明する。Next, the operation will be explained.

オーブン13内にイオン化させる物質であるベリリウム
12を入れ、ヒータ13aによりオーブン13を加熱す
ると上記ベリリウム12が溶融。
When beryllium 12, which is a substance to be ionized, is placed in the oven 13 and the oven 13 is heated by the heater 13a, the beryllium 12 is melted.

気化してベリリウム蒸気10が発生し、該蒸気10はガ
ス導入孔1a−t−ilって容器1内に導入される。そ
して電極5.6に電圧が印加されて上記蒸気10にガス
放電の電子が衝突され、またこれと時間的に同期して2
651人のレーザビームB3と3865人のレーザビー
ムB4が各々窓3a、3bを介して上記容器1内に導入
されて上記蒸気10に照射される。するとこれにより蒸
気10は準安定状態2p(3PO)から励起状fi2p
(3D)を経て自動電離状態1 s22p 3p (3
S)に階段状に励起され、さらに該励起蒸気は所定の遷
移確率でイオン状態となり、これによりイオン生成空間
4にベリリウムイオンが生成され、該ベリリウムイオン
はマグネット11により軸心に集束された後、引き出し
電極14によってイオンビーム9として放出される。
Beryllium vapor 10 is generated by vaporization, and this vapor 10 is introduced into the container 1 through the gas introduction holes 1a-t-il. Then, a voltage is applied to the electrode 5.6, and the vapor 10 is bombarded with electrons from the gas discharge.
A laser beam B3 for 651 people and a laser beam B4 for 3865 people are introduced into the container 1 through the windows 3a and 3b, respectively, and irradiate the steam 10. This causes the steam 10 to change from the metastable state 2p (3PO) to the excited state fi2p
(3D) to autoionization state 1 s22p 3p (3
S) is excited in a stepwise manner, and the excited vapor becomes an ion state with a predetermined transition probability, thereby generating beryllium ions in the ion generation space 4. After the beryllium ions are focused on the axis by the magnet 11, , is emitted as an ion beam 9 by the extraction electrode 14.

第4図は本発明の第3の実施例によるイオンビーム発生
装置におけるレーザ発振装置の構成例である。
FIG. 4 shows an example of the configuration of a laser oscillation device in an ion beam generator according to a third embodiment of the present invention.

本発明におけるイオン生成のためのレーザビームとガス
放電とは時間的に同期される必要があり、また階段状に
元素を励起させるためには複数の各々特定周波数のレー
ザビームが必要であり、該複数のレーザビームももちろ
ん同期させる必要がある訳であるが、第4図はその同期
方法の;例を示すものである。
In the present invention, the laser beam and gas discharge for ion generation need to be synchronized in time, and in order to excite the elements in a stepwise manner, a plurality of laser beams each having a specific frequency are required. Of course, it is necessary to synchronize a plurality of laser beams, and FIG. 4 shows an example of a synchronization method.

本レーザ発振装置20は、3台の波長の異なるレーザ2
2,23.24と、該各レーザ22〜24にレーザ発振
のパルスとなる電気信号パルスを与える1台のトリガ発
生器21とから構成されている。このように各レーザ2
2〜24をトリガ発生器21からのトリガパルスによっ
て発振するように構成したことにより、発振するレーザ
ビームω1.ω2.ω3は時間的に同期されたものとな
る。そして上記トリガ発生器21のトリガパルスの発生
と、上記電極5.6への電圧印加を同時に行なうことに
より、レーザビームとガス放電とを時間的に同期できる
こととなる。
This laser oscillation device 20 includes three lasers 2 with different wavelengths.
2, 23, and 24, and one trigger generator 21 that provides each of the lasers 22 to 24 with an electric signal pulse serving as a laser oscillation pulse. In this way, each laser 2
2 to 24 are configured to oscillate in response to a trigger pulse from the trigger generator 21, the oscillating laser beams ω1. ω2. ω3 becomes temporally synchronized. By simultaneously generating a trigger pulse from the trigger generator 21 and applying a voltage to the electrode 5.6, the laser beam and the gas discharge can be synchronized in time.

第5図は本発明の第4の実施例によるイオンビーム発生
装置のレーザ発振装置の構成例であり、図において、2
5〜27は固体レーザのレーザビーム、28はフラッシ
ュランプ電源、29はQスイッチのボッケルセル電源で
あり、該1組の電源は各レーザヘッド25〜27を同期
して発振せしめるトリガ手段30となっている。この実
施例では各レーザヘッド25〜27が上記1組の電源2
8.29を共用しているので、発振するレーザビームω
1〜ω3は時間的に同期されたものとなる。
FIG. 5 shows a configuration example of a laser oscillation device of an ion beam generator according to a fourth embodiment of the present invention.
5 to 27 are laser beams of solid-state lasers, 28 is a flash lamp power supply, and 29 is a Q-switch Bockel cell power supply, and this set of power supplies serves as a trigger means 30 for oscillating each laser head 25 to 27 in synchronization. There is. In this embodiment, each laser head 25 to 27 is connected to one set of power supplies 2 and 27.
8.29 is shared, so the oscillating laser beam ω
1 to ω3 are temporally synchronized.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

このように、本発明に係るイオンビーム発生装置によれ
ば、イオン化されるべき物質をガス放電によりそのエネ
ルギ準位の基底状態から比較的下位の励起状態に共鳴励
起し、さらに上記物質をし−ザビームの照射により該励
起状態から自動電離状態にするようにしたので、イオン
化効率及びイオンの選択性を大きく向上できる効果があ
る。
As described above, according to the ion beam generator of the present invention, the material to be ionized is resonantly excited from the ground state of its energy level to a relatively lower excited state by gas discharge, and further the material is Since the excited state is changed to an automatic ionization state by irradiation with the laser beam, the ionization efficiency and ion selectivity can be greatly improved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はベリリウム中性原子のシングレット系のエネル
ギ状態図、第2図は本発明の第1の実施例によるシャワ
ー型イオンビーム発生装置の概略構成図、第3図は本発
明の第2の実施例による集束型イオンビーム発生装置の
概略構成図、第4図は本発明の第3の実施例によるイオ
ンビーム発生装置のレーザビーム発生部のブロック図、
第5図は本発明の第4の実施例によるイオンビーム発生
装置のレーザビーム発生部のブロック図である。 1.13・・・容器、15・・・ガス放電発生部、20
・・・レーザビーム発生部、21.30・・・トリガ手
段、B1〜B4・・・レーザビーム。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。 代理人 大岩増雄 第3図
FIG. 1 is an energy phase diagram of a singlet system of beryllium neutral atoms, FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a shower type ion beam generator according to the first embodiment of the present invention, and FIG. A schematic configuration diagram of a focused ion beam generator according to an embodiment, FIG. 4 is a block diagram of a laser beam generator of an ion beam generator according to a third embodiment of the present invention,
FIG. 5 is a block diagram of a laser beam generator of an ion beam generator according to a fourth embodiment of the present invention. 1.13... Container, 15... Gas discharge generating part, 20
. . . Laser beam generator, 21.30 . . . Trigger means, B1 to B4 . . . Laser beam. Note that the same reference numerals in the figures indicate the same or equivalent parts. Agent Masuo Oiwa Figure 3

Claims (1)

【特許請求の範囲】 (11イオン化されるべき物質を収容する容器と、該容
器内の上記物質にレーザビームを照射するレーザビーム
発生部と、上記容器内の上記物質雰囲気中でガス放電を
発生するガス放電発生部とを備え、上記物質のイオンビ
ームを発生する装置において、上記ガス放電発生部はガ
ス放電により上記物質をエネルギ準位の基底状態から比
較的下位の励起状態に励起するものであり、上記レーザ
ビーム発生部はレーザ発振のトリガとなる電気信号を発
生するトリガ手段と、上記物質を上記励起状態から自動
電離状態に共鳴光励起するような波長を有するレーザビ
ームを発生するレーザとからなるものであることを特徴
とするイオンビーム発生装置。 (2) 上記レーザビーム発生部は、上記物質を上記比
較的下位の励起状態から中間状態を経て上記自動電離状
態に階段状に共鳴光励起するような波長の異なる複数の
レーザビームを発生するものであることを特徴とする特
許請求の範囲第1項記載のイオンビーム発生装置。 (3) 上記比較的下位の励起状態が上記物質のエネル
ギ準位の準安定状態であることを特徴とする特許請求の
範囲第1項又は第2項記載のイオンビーム発生装置。 (4)上記レーザビーム発生部のレーザとして、エキシ
マ、窒素等の気体レーザ又は該気体レーザからの高調波
により励起される色素レーザのいずれか一方又は両方を
用いたことを特徴とする特許請求の範囲第1項ないし第
3項のいずれかに記載のイオンビーム発生装置。 (5) 上記レーザビーム発生部のレーザとして、色素
レーザを用いたことを特徴とする特許請求の範囲第1項
ないし第3項のいずれかに記載のイオンビーム発生装置
。 (6) 上記レーザビーム発生部のレーザとして、アレ
キサンドライトレーザ等の固体レーザ又は該固体レーザ
からの高調波により励起される色素レーザのいずれか一
方又は両方を用いたことを特徴とする特許請求の範囲第
1項ないし第3項のいずれかに記載のイオンビーム発生
装置。 (7)上記レーザビーム発生部のレーザとして、波長可
変レーザを用いたことを特徴とする特許請求の範囲第1
項ないし第3項のいずれかに記載のイオンビーム発生装
置。 (8)上記レーザビーム発生部のレーザとして、自由電
子レーザを用いたことを特徴とする特許請求の範囲第1
項ないし第3項のいずれかに記載のイオンビーム発生装
置。 (9)上記レーザビームとガス放電とは各々の位相が時
間的に同期することを特徴とする特許請求の範囲第1項
ないし第8項のいずれかに記載のイオンビーム発生装置
。 00)上記物質は、固体又は液体の物質を加熱気化して
生成された蒸気として上記容器内に導入されることを特
徴とする特許請求の範囲第1項ないし第9項のいずれか
に記載のイオンビーム発生装置。
[Scope of Claims] (11) A container containing a substance to be ionized, a laser beam generating section for irradiating the substance in the container with a laser beam, and generating a gas discharge in the atmosphere of the substance in the container. and a gas discharge generating section for generating an ion beam of the substance, wherein the gas discharge generating section excites the substance from a ground state of an energy level to a relatively lower excited state by gas discharge. The laser beam generating section includes a trigger means for generating an electric signal to trigger laser oscillation, and a laser for generating a laser beam having a wavelength that resonantly excites the substance from the excited state to the auto-ionization state. (2) The laser beam generating section resonantly excites the substance stepwise from the relatively lower excited state to the autoionization state via an intermediate state. 2. The ion beam generator according to claim 1, wherein the ion beam generator generates a plurality of laser beams having different wavelengths. (3) The relatively lower excited state is at the energy level of the substance. The ion beam generator according to claim 1 or 2, characterized in that the ion beam is in a quasi-stable state. (4) As the laser of the laser beam generating section, an excimer, a gas laser such as nitrogen, or The ion beam generator according to any one of claims 1 to 3, characterized in that one or both of dye lasers excited by harmonics from the gas laser are used. 5) The ion beam generation device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that a dye laser is used as a laser in the laser beam generation section. (6) The laser beam generation device Claims 1 to 3 are characterized in that either one or both of a solid-state laser such as an alexandrite laser or a dye laser excited by harmonics from the solid-state laser is used as the laser in the part. The ion beam generation device according to any one of (7) Claim 1, characterized in that a wavelength tunable laser is used as the laser of the laser beam generation section.
The ion beam generator according to any one of Items 1 to 3. (8) Claim 1, characterized in that a free electron laser is used as the laser of the laser beam generating section.
The ion beam generator according to any one of Items 1 to 3. (9) The ion beam generator according to any one of claims 1 to 8, wherein the laser beam and the gas discharge are temporally synchronized in phase. 00) The substance according to any one of claims 1 to 9 is introduced into the container as a vapor generated by heating and vaporizing a solid or liquid substance. Ion beam generator.
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