JPS60262333A - マルチパクタ−荷電粒子源 - Google Patents
マルチパクタ−荷電粒子源Info
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- JPS60262333A JPS60262333A JP11707184A JP11707184A JPS60262333A JP S60262333 A JPS60262333 A JP S60262333A JP 11707184 A JP11707184 A JP 11707184A JP 11707184 A JP11707184 A JP 11707184A JP S60262333 A JPS60262333 A JP S60262333A
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- secondary electron
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- electrons
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- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J27/00—Ion beam tubes
- H01J27/02—Ion sources; Ion guns
- H01J27/08—Ion sources; Ion guns using arc discharge
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01J27/00—Ion beam tubes
- H01J27/02—Ion sources; Ion guns
- H01J27/022—Details
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- Combustion & Propulsion (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】
〔発明の技術分野〕
この発明は、マルチ・やフタ−効果を応用したマルチ・
母りター荷電粒子源の改良に関する。
母りター荷電粒子源の改良に関する。
最初はマルチパクタ−効果を応用したマルチ・千りター
荷電粒子源の動作原理について説明する。
荷電粒子源の動作原理について説明する。
第４図（ａ）に示すように、高周波′電圧の印加されて
いる２枚の平板電極１．２の一方くことでは電極２とす
る）から何らかの理由で放出された電子は、高周波〜、
圧で加速されて他方の電極１に衝突する。もし、ここで
２次電子が放出され、このとき高周波電圧の位相が半周
期経過し、電極１，２間の電界が反転したとすると、放
出された２次電子は電極２に向って加速され、最初に電
子が放出されてから丁度１周期後に再び電極２に衝突す
る。ここで再び２次電子を放出すれば、この２次電子は
上記の過程を繰シ返す。
いる２枚の平板電極１．２の一方くことでは電極２とす
る）から何らかの理由で放出された電子は、高周波〜、
圧で加速されて他方の電極１に衝突する。もし、ここで
２次電子が放出され、このとき高周波電圧の位相が半周
期経過し、電極１，２間の電界が反転したとすると、放
出された２次電子は電極２に向って加速され、最初に電
子が放出されてから丁度１周期後に再び電極２に衝突す
る。ここで再び２次電子を放出すれば、この２次電子は
上記の過程を繰シ返す。
この時、衝突電子のエネルギーと、電極材料で決まる２
次電子放出係数δが１以上であれば、電子数は電極１，
２との衝突ごとに増加する。
次電子放出係数δが１以上であれば、電子数は電極１，
２との衝突ごとに増加する。
しかし実際は、放出電子数の増加と共に増す空間電荷効
果によシ、初期の状態とは異なる衝突速度となることや
、高周波電圧との位相関係がずれること等によυ、ある
程度の電子数において平価状態となる。これが、マルチ
ノ４クター効果と呼ばれる現象、である。
果によシ、初期の状態とは異なる衝突速度となることや
、高周波電圧との位相関係がずれること等によυ、ある
程度の電子数において平価状態となる。これが、マルチ
ノ４クター効果と呼ばれる現象、である。
このマルチパクタ−効果の生じている電極の一方が、第
４図（ｂ）のように、１個もしくは多数個の孔３ａのお
いている電極３で構成されていれば、２次電子増倍で生
じた電子の一部は、この孔３ａを通って放出される。こ
のような機構！、、 １″：５＜’［“１゛・４”′″
ｆ”Ｉ−＠％ｈ呼ばれているものでおる。図中、４は電
極２と同様な電極である。
４図（ｂ）のように、１個もしくは多数個の孔３ａのお
いている電極３で構成されていれば、２次電子増倍で生
じた電子の一部は、この孔３ａを通って放出される。こ
のような機構！、、 １″：５＜’［“１゛・４”′″
ｆ”Ｉ−＠％ｈ呼ばれているものでおる。図中、４は電
極２と同様な電極である。
一方、第５図に示すように、電極２１．２２間に印加す
る高周波電圧２４に直流バイアス２３を重畳すると、直
流バイアスの小さいうちは（同図（ｌＬ））、行きと返
シの電子走行時間が異なっても、往復の電子走行時間が
高周波６１周期となるような条件に保たれていれば、上
記と同じようにマルチパクタ−効果が起こる。又、それ
以上に高周波電圧２８に重畳する直流バイアス２７が大
きくなると、電子は上部の電極２５に衝突しないで戻９
てくるようになるが（同図（ｂ））、その場合にも電子
走行時間が高周波の１周期であれば、１つの電極２６の
みでの電子増倍によって、マルチ・そフタ−効果を維持
することができる。１この・ような動作を上記の両電極
でのマルチ・やフタ−効果と区別する意味で、それぞれ
以下、片電極放電、２電極放電と呼ぶことにする。
る高周波電圧２４に直流バイアス２３を重畳すると、直
流バイアスの小さいうちは（同図（ｌＬ））、行きと返
シの電子走行時間が異なっても、往復の電子走行時間が
高周波６１周期となるような条件に保たれていれば、上
記と同じようにマルチパクタ−効果が起こる。又、それ
以上に高周波電圧２８に重畳する直流バイアス２７が大
きくなると、電子は上部の電極２５に衝突しないで戻９
てくるようになるが（同図（ｂ））、その場合にも電子
走行時間が高周波の１周期であれば、１つの電極２６の
みでの電子増倍によって、マルチ・そフタ−効果を維持
することができる。１この・ような動作を上記の両電極
でのマルチ・やフタ−効果と区別する意味で、それぞれ
以下、片電極放電、２電極放電と呼ぶことにする。
片電極放電の場合、運動電子は負電位電極と衝突するこ
となしに、高周波の１海期で往復運動するので、高周波
電圧による電子の加・減速は打ち消され、下部電極に衝
突する電子のエネルギーは、印加直流電圧と高周波数に
よって決めることができる。従って、印加直流バイアス
によって、この衝突電子エネルギーを使用する電極材料
の２次電子放出係数δの最大値を力える電位に設定する
ことができる。且つ、高周波電源の周波数変化があって
も電子の飛行距離が変化するだけで、同期条件には直接
影響せず、比較的簡単に低い高周波電圧でマルチ・やフ
タ−効果な開始させることができる。
となしに、高周波の１海期で往復運動するので、高周波
電圧による電子の加・減速は打ち消され、下部電極に衝
突する電子のエネルギーは、印加直流電圧と高周波数に
よって決めることができる。従って、印加直流バイアス
によって、この衝突電子エネルギーを使用する電極材料
の２次電子放出係数δの最大値を力える電位に設定する
ことができる。且つ、高周波電源の周波数変化があって
も電子の飛行距離が変化するだけで、同期条件には直接
影響せず、比較的簡単に低い高周波電圧でマルチ・やフ
タ−効果な開始させることができる。
第６図に、２電極及び片電極放電が生起するための高周
波電圧条件、即ち同期高周波電圧を印加ｉｋ流バイアス
を／４２メータにして示す。横軸は電子の出発位相で、
この位相を中心として電子と電極との衝突、２次電子の
放出が行なわれることを示している。片電極放電では同
期電圧は高周波の周波数には依らないが、２電極放電の
場合と対比するために、図には高周波電圧の周波数が５
５ ＭＨｚ 、電極間隔が７０Ｗ＋の例を示した。出発
位相の大きい所で２電極と片電極放電の同期電圧が一致
するのは、この点で丁度運動電子が負電位の電極をかす
めて飛行することを意味している。図のように、片電極
放電の方が、両電極の場合に比べて、低い高周波電圧で
起こる。
波電圧条件、即ち同期高周波電圧を印加ｉｋ流バイアス
を／４２メータにして示す。横軸は電子の出発位相で、
この位相を中心として電子と電極との衝突、２次電子の
放出が行なわれることを示している。片電極放電では同
期電圧は高周波の周波数には依らないが、２電極放電の
場合と対比するために、図には高周波電圧の周波数が５
５ ＭＨｚ 、電極間隔が７０Ｗ＋の例を示した。出発
位相の大きい所で２電極と片電極放電の同期電圧が一致
するのは、この点で丁度運動電子が負電位の電極をかす
めて飛行することを意味している。図のように、片電極
放電の方が、両電極の場合に比べて、低い高周波電圧で
起こる。
上記のマルチ・ぐフタ−効果によって生じた平衡状態の
電子群が往復している電極間に、ガスを導入すれば、そ
の電子群によシ、ガスをイオン化することができる。生
成されたイオンは、上部電極２５に孔がちいていれば、
この孔を通して引き出すことができ、イオン源として使
用することができる。特に片電極放電を使用する場合、
上部の電極には電子の衝突がなく、従って、この電極と
してはイオンの透過率の大きい金属メツシュ等を使用す
ることができる。且つ、イオンに対する加速電位もこの
空間にかかつているので、生成イオンを効率よく引き出
すことが可能となる。
電子群が往復している電極間に、ガスを導入すれば、そ
の電子群によシ、ガスをイオン化することができる。生
成されたイオンは、上部電極２５に孔がちいていれば、
この孔を通して引き出すことができ、イオン源として使
用することができる。特に片電極放電を使用する場合、
上部の電極には電子の衝突がなく、従って、この電極と
してはイオンの透過率の大きい金属メツシュ等を使用す
ることができる。且つ、イオンに対する加速電位もこの
空間にかかつているので、生成イオンを効率よく引き出
すことが可能となる。
マルチパクタ−効果は、如何なる高真空でも生ずるので
、ガス圧に制限なく放電が維持でき、それによって生ず
る電子密度も大きいことから、マルチ・母りター効果に
よる２次電子を直接引き出す電子源としても有効であり
、且つ又、ガスを導入してこれをイオン化して取出すイ
オン源としても有効である。
、ガス圧に制限なく放電が維持でき、それによって生ず
る電子密度も大きいことから、マルチ・母りター効果に
よる２次電子を直接引き出す電子源としても有効であり
、且つ又、ガスを導入してこれをイオン化して取出すイ
オン源としても有効である。
このようなマルチパクタ−効果を応用した荷電粒子源に
おいて、その性能を向上させる最も重要々事は、よシ多
くの２次電子を放出させる電イクを作る事である。
おいて、その性能を向上させる最も重要々事は、よシ多
くの２次電子を放出させる電イクを作る事である。
この発明の目的は、荷電粒子源の寸法を大きくする事な
く、より有効にイオン又は電子の荷電粒子を取シ出す事
ができるマルチパクタ−荷電粒子σ賃を提供することで
ある。
く、より有効にイオン又は電子の荷電粒子を取シ出す事
ができるマルチパクタ−荷電粒子σ賃を提供することで
ある。
〔発明の４既妾〕
この発明は、２次電子放出電極の表面に、高さがメツシ
ー、電極と２次電子放出電極間の距離Ｊｌｌｌ の１／
１０以下であり、且つ表面粗さ係数が１，４以上である
凹凸を形成したマルチ・臂りター荷電粒子源である。
ー、電極と２次電子放出電極間の距離Ｊｌｌｌ の１／
１０以下であり、且つ表面粗さ係数が１，４以上である
凹凸を形成したマルチ・臂りター荷電粒子源である。
この発明のマルチ／’Ｐクター荷電粒子源は、第１図に
示すように構成され、上部電極であるメツシー電極４２
と下部電極である２次電子放出電極４ノとが、所定間隔
（例えば６０ ｗｎ ）をおいて対向配設されている。
示すように構成され、上部電極であるメツシー電極４２
と下部電極である２次電子放出電極４ノとが、所定間隔
（例えば６０ ｗｎ ）をおいて対向配設されている。
この場合、上記メツシー電極４２はモリブデンからなり
、支持台４８に植設された３本の支持棒（又は円筒）４
９に取付けられている。一方、上記２次電子放出電極４
ノは、２次電子放出比が大なる事が期待されているため
直径１００胴のアルミニウム板からなシ、表面の酸化ア
ルミニウムがいわゆる２次電子放出比を決めていると考
えられる。
、支持台４８に植設された３本の支持棒（又は円筒）４
９に取付けられている。一方、上記２次電子放出電極４
ノは、２次電子放出比が大なる事が期待されているため
直径１００胴のアルミニウム板からなシ、表面の酸化ア
ルミニウムがいわゆる２次電子放出比を決めていると考
えられる。
このような２次電子放出電極４ノの表面には、第２図の
拡大図からも明らかなように、表面積を犬とするため無
数の凹凸４７が形成されている。この凹凸４７は角度θ
が４５°以上となるようなピラミッド状にして、その高
さＨはメッシ＝電極４２と２次電子放出電極４ノの間隔
の１／１０以下に設定され、これを越えると高周波電力
のマツチングが取りｉｆｆ くなることがある。又、角
度θを４５Ｑ以上とした理由は、入射電子５０のうち、
弾性的に反射した電子５ノが再び２次電子放出電極４ノ
の表面に衝突し、２次電子を放出するためである。角度
θが４５°以上ということは、表面用さ係数で表現する
ならば、〆−一（＝１．４）以上という事になる。
拡大図からも明らかなように、表面積を犬とするため無
数の凹凸４７が形成されている。この凹凸４７は角度θ
が４５°以上となるようなピラミッド状にして、その高
さＨはメッシ＝電極４２と２次電子放出電極４ノの間隔
の１／１０以下に設定され、これを越えると高周波電力
のマツチングが取りｉｆｆ くなることがある。又、角
度θを４５Ｑ以上とした理由は、入射電子５０のうち、
弾性的に反射した電子５ノが再び２次電子放出電極４ノ
の表面に衝突し、２次電子を放出するためである。角度
θが４５°以上ということは、表面用さ係数で表現する
ならば、〆−一（＝１．４）以上という事になる。
このような２次電子放出電極４ノの下方には、過熱防Ｉ
Ｊ−のため水冷・臂イブ４６が設けられている。又、上
記メツシー電極４２の上方には、メツシー電極４２の孔
よシ引き出されたイオンを集めるため、コレクターを極
４３が配設されている。
Ｊ−のため水冷・臂イブ４６が設けられている。又、上
記メツシー電極４２の上方には、メツシー電極４２の孔
よシ引き出されたイオンを集めるため、コレクターを極
４３が配設されている。
このような荷電粒子源において、マルチパクタ−効果は
２次電子放出電極４ノとメツシー電極４２の間において
生起する。即ち、動作時には２次電子放出電極４ノとメ
ツシュ電極４２間に、周波数５５ ＭＨｚの高周波電圧
４４を印加する。ぞして、両電極４１．４２間にＡｒガ
スを流し、２次電子放出電極４１に直流電源４５よシ＋
２００Ｖを印加し、片電極放電をさせる。又、コレクタ
ー電極４３には、イオン電流のみを測定するだめに、−
１０００Ｖを印加する。
２次電子放出電極４ノとメツシー電極４２の間において
生起する。即ち、動作時には２次電子放出電極４ノとメ
ツシュ電極４２間に、周波数５５ ＭＨｚの高周波電圧
４４を印加する。ぞして、両電極４１．４２間にＡｒガ
スを流し、２次電子放出電極４１に直流電源４５よシ＋
２００Ｖを印加し、片電極放電をさせる。又、コレクタ
ー電極４３には、イオン電流のみを測定するだめに、−
１０００Ｖを印加する。
さて、高周波電力６０Ｗの時、Ａｒガス圧力とコレクタ
ー電極４３に引き出されたイオン′鑞流の関係は、第３
図め実線に示す通シであった。
ー電極４３に引き出されたイオン′鑞流の関係は、第３
図め実線に示す通シであった。
同−図において、Ｉ Ｘ １０−’ Ｔｏｒｒ以上の圧
力では、いわゆるグロー放電が銹起されており、それ以
下の圧力では、純粋にマルチ・平りター効果による電子
が内部のＡｒガスをイオン化しているものと考えられる
。
力では、いわゆるグロー放電が銹起されており、それ以
下の圧力では、純粋にマルチ・平りター効果による電子
が内部のＡｒガスをイオン化しているものと考えられる
。
しかし、この発明では、２次電子放出ＩＩｊ＆４ノに凹
凸４７を設けているので、イオン電流は第３図の点線で
示すようになシ、明らかにイオン電流の増大が認められ
る。イオン′亀流が増大する理由としては、斜め方向よ
シ入射した１次電子によ９２次電子が放出されるために
、よシ多くの２次電子を放出する事が最も大きな理由で
ある。又、表面積が大きいために、２次電子放出による
表面のチャージアップも緩和され、よ９２次電子放出も
行なわれ易くなる。 ・尚、上記実施例においてはイオ
ン電流を取り出したが、電子電流を取シ出しても良く、
又、ガスを導入する事々く純粋にマルチ・やフタ−効果
のみによる２次電子をそのまま引き出しても良い。
凸４７を設けているので、イオン電流は第３図の点線で
示すようになシ、明らかにイオン電流の増大が認められ
る。イオン′亀流が増大する理由としては、斜め方向よ
シ入射した１次電子によ９２次電子が放出されるために
、よシ多くの２次電子を放出する事が最も大きな理由で
ある。又、表面積が大きいために、２次電子放出による
表面のチャージアップも緩和され、よ９２次電子放出も
行なわれ易くなる。 ・尚、上記実施例においてはイオ
ン電流を取り出したが、電子電流を取シ出しても良く、
又、ガスを導入する事々く純粋にマルチ・やフタ−効果
のみによる２次電子をそのまま引き出しても良い。
この発明によれば、２次電子放出電極４１の表面に凹凸
４７を設けて表面積を大としているので、荷電粒子源の
寸法を大きくする事なく、より有効にイオン又は電子の
荷電粒子を取シ出す事ができる。
４７を設けて表面積を大としているので、荷電粒子源の
寸法を大きくする事なく、より有効にイオン又は電子の
荷電粒子を取シ出す事ができる。
第１図はこの発明の一実施例に係るマルチ／４’クタ一
荷電粒子源を示す断面図、第２図は第１図の要部を拡大
して示す断面図、第３図はこの発明のマルチパクタ−荷
電粒子源におけるガス□）１ 圧に対する生成イオン電
流の関係を示す特性曲線図、第４図（ａ） 、 （ｂ）
はマルチパクタ−効果並びにマルチ・ぐフタ−陰極を示
す概念図、第５図（ａ）。 （ｂ）は直流重畳マルチ／Ｊクター陰極を示す概念図、
第６図はマルチ・臂りター同期電圧と出発位相の関係を
示す特性曲線図である。 ４１・・・２次電子放出電極、４２・・・メツシー電極
、４７・・・凹凸。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第１図 一樽 １５１ 第２図 第３図 八つ （Ｔｏｒｒ ） 第４図 １、
荷電粒子源を示す断面図、第２図は第１図の要部を拡大
して示す断面図、第３図はこの発明のマルチパクタ−荷
電粒子源におけるガス□）１ 圧に対する生成イオン電
流の関係を示す特性曲線図、第４図（ａ） 、 （ｂ）
はマルチパクタ−効果並びにマルチ・ぐフタ−陰極を示
す概念図、第５図（ａ）。 （ｂ）は直流重畳マルチ／Ｊクター陰極を示す概念図、
第６図はマルチ・臂りター同期電圧と出発位相の関係を
示す特性曲線図である。 ４１・・・２次電子放出電極、４２・・・メツシー電極
、４７・・・凹凸。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第１図 一樽 １５１ 第２図 第３図 八つ （Ｔｏｒｒ ） 第４図 １、
Claims (3)
- （１）２次電子放出電極と相対向するメツシー電極の間
に高周波を印加する事によシ起るマルチ・セクター効果
によシ発生した電子が、上記メツシュ電極を通してその
まま引き出されるか、又は、上記両電極間に存在するガ
ス分子をイオン化し、荷電粒子を作り、この荷電粒子を
上記メツシュ電極を通して引き出す事のできるマルチパ
クタ−荷電粒子源において、 上記２次′電子放出電極の表面に凹凸を設ける車により
表面積を犬とした事を的徴とするマルチパクタ−荷電粒
子源。 - （２）２次７′電子放出電極の表面の凹凸の高さが２次
電子放出電極とメツシュ電極間の距離の１／１０以下で
あり、且つ表面粗さ係数が１．４以上である事を特徴と
する特許請求の範囲第１項記載のマルチ・ぐフタ−荷電
粒子源。 - （３） メツシュ電極よシ引き出される荷電粒子がイオ
ン又は電子である事を特徴とする特許請求の範囲第１項
記載のマルチパクタ−荷電粒子源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11707184A JPS60262333A (ja) | 1984-06-07 | 1984-06-07 | マルチパクタ−荷電粒子源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11707184A JPS60262333A (ja) | 1984-06-07 | 1984-06-07 | マルチパクタ−荷電粒子源 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60262333A true JPS60262333A (ja) | 1985-12-25 |
Family
ID=14702692
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11707184A Pending JPS60262333A (ja) | 1984-06-07 | 1984-06-07 | マルチパクタ−荷電粒子源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60262333A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5434469A (en) * | 1991-10-11 | 1995-07-18 | Proel Tecnologie S.P.A. | Ion generator with ionization chamber constructed from or coated with material with a high coefficient of secondary emission |
| GB2324202A (en) * | 1997-03-12 | 1998-10-14 | Spar Aerospace Ltd | Electrode designed to reduce multipactoring |
| JP2017135048A (ja) * | 2016-01-29 | 2017-08-03 | 株式会社ホロン | 電子検出装置および電子検出方法 |
| EP3226663A1 (en) * | 2016-03-28 | 2017-10-04 | Scholtz e Fontana Consultoria Ltda - ME | Plasma densification method |
-
1984
- 1984-06-07 JP JP11707184A patent/JPS60262333A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5434469A (en) * | 1991-10-11 | 1995-07-18 | Proel Tecnologie S.P.A. | Ion generator with ionization chamber constructed from or coated with material with a high coefficient of secondary emission |
| GB2324202A (en) * | 1997-03-12 | 1998-10-14 | Spar Aerospace Ltd | Electrode designed to reduce multipactoring |
| JP2017135048A (ja) * | 2016-01-29 | 2017-08-03 | 株式会社ホロン | 電子検出装置および電子検出方法 |
| EP3226663A1 (en) * | 2016-03-28 | 2017-10-04 | Scholtz e Fontana Consultoria Ltda - ME | Plasma densification method |
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