JPS60262334A - マルチパクタ−イオン源 - Google Patents
マルチパクタ−イオン源Info
- Publication number
- JPS60262334A JPS60262334A JP11707284A JP11707284A JPS60262334A JP S60262334 A JPS60262334 A JP S60262334A JP 11707284 A JP11707284 A JP 11707284A JP 11707284 A JP11707284 A JP 11707284A JP S60262334 A JPS60262334 A JP S60262334A
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- Japan
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- electrode
- secondary electron
- electron emission
- ion source
- electrons
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J27/00—Ion beam tubes
- H01J27/02—Ion sources; Ion guns
- H01J27/022—Details
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- 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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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- 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、マルチパクタ−効果を応用したマルチノヤ
クターイオン源の改良に関する。
クターイオン源の改良に関する。
最初にマルチ／４’クター効果を応用したマルチ・ぐフ
タ−イオン源の動作原理について説明する。
タ−イオン源の動作原理について説明する。
第３図（、）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（ここでは電極２とする
）から何らかの理由で放出された電子は、高周波電圧で
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。
る２枚の平板電極１，２の一方（ここでは電極２とする
）から何らかの理由で放出された電子は、高周波電圧で
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。
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荷電効
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シ、ある
程度の電子数において平衡状態となる。これが、マルチ
パクタ−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シ、ある
程度の電子数において平衡状態となる。これが、マルチ
パクタ−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
３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
のような機構に基づく電子源が、通常マルチパクタ−陰
極と呼ばれているものである。図中、４は電＆２と同様
な電極である。
３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
のような機構に基づく電子源が、通常マルチパクタ−陰
極と呼ばれているものである。図中、４は電＆２と同様
な電極である。
一方、第４図に示すように、上部の電極２１と下部の電
極２２の間に印加する高周波電圧２４に市原バイアス２
３を重畳すると、直流バイアス２３の小さいう゛ちは（
同図（ａ））、行きと返シの箱、子走行時間が異なって
も、往復の電子走行時間が高周波の１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に衝突しないで戻っ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
、マルチノックター効果を維持することができる。この
ような動作を上記の両電極でのマルチパクタ−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。
極２２の間に印加する高周波電圧２４に市原バイアス２
３を重畳すると、直流バイアス２３の小さいう゛ちは（
同図（ａ））、行きと返シの箱、子走行時間が異なって
も、往復の電子走行時間が高周波の１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に衝突しないで戻っ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
、マルチノックター効果を維持することができる。この
ような動作を上記の両電極でのマルチパクタ−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周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の周
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？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の最大値を与える電位に設
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、比較的簡学に低い高周波電圧でマルチ
パクタ−効果を開始させることができる。
となしに、高周波の１周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の周
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？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の最大値を与える電位に設
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、比較的簡学に低い高周波電圧でマルチ
パクタ−効果を開始させることができる。
第３図に、２電極及び片電極放電が生起するための筒周
波電圧条件、即ち同期高周波電圧を印加直流バイアスな
／Ｊ’ラメータにして示す。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１ｄ、に周波の周波数には依らないが、２を極放
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５５ ＭＨｚ 、 ’Ｉｌｌ極間隔が７ＱｇｇＯ例を
示した。出発位相の大きい所で２電極と片電極の同期電
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直流バイアスな
／Ｊ’ラメータにして示す。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１ｄ、に周波の周波数には依らないが、２を極放
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５５ ＭＨｚ 、 ’Ｉｌｌ極間隔が７ＱｇｇＯ例を
示した。出発位相の大きい所で２電極と片電極の同期電
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。
上記のマルチノックター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
の電子群により、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に孔がおいていれば、
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ソシー等を使用す
ることができる。且つ、イオンに対する加速電位もこの
空間にかかっているので、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
の電子群により、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に孔がおいていれば、
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ソシー等を使用す
ることができる。且つ、イオンに対する加速電位もこの
空間にかかっているので、生成イオンを効率よく引き出
すことが可能となる。
マルチノックター効果は、如何なる高真空でも生ずるの
で、ガス圧に開隔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、イオン生成に寄与する
電子数も多く、導入ガスのイオン化率の高いイオン源を
供する事ができる。
で、ガス圧に開隔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、イオン生成に寄与する
電子数も多く、導入ガスのイオン化率の高いイオン源を
供する事ができる。
このようなマルチノックター効果を応用したイオン源に
おいて、メツシー電極（上部電極）よシ浸み出してくる
電子が次の例えばコレクター電極に衝突し、２次電子を
放出させるため、イオン電流の正確なモニターができず
、しばしば問題であった。メツシュ電極よシ浸み出して
くる電子は、完全な片電極放電の場合には、本来ない筈
であるか、両電極放電が起シ始めると、２次電子放出電
極からの２次電子とメツシー電極からの２次電子も一部
外部に取シ出される可能性がある。
おいて、メツシー電極（上部電極）よシ浸み出してくる
電子が次の例えばコレクター電極に衝突し、２次電子を
放出させるため、イオン電流の正確なモニターができず
、しばしば問題であった。メツシュ電極よシ浸み出して
くる電子は、完全な片電極放電の場合には、本来ない筈
であるか、両電極放電が起シ始めると、２次電子放出電
極からの２次電子とメツシー電極からの２次電子も一部
外部に取シ出される可能性がある。
この発明の目的は、純度の高いイオン電流を取シ出すこ
とができるマルチパクタ−イオン源を提供することであ
る。
とができるマルチパクタ−イオン源を提供することであ
る。
この発明は、メツシー電極の少なく左も２次電子放出電
極に対向する側が２次電子放出小なｊ’ る物質によ多
構成されている一−チ・・り−ターイオン源である。
極に対向する側が２次電子放出小なｊ’ る物質によ多
構成されている一−チ・・り−ターイオン源である。
この発明のマルチパクタ−イオン源ハ、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４１とが、所定間隔（例え
ば６０朋）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シ、少なくとも
上記２次電子放出電極４１に対向する面には、厚さが約
１０００１にして２次電子放出比１以下の物質からなる
低２次電子放出層４７が形成され、この発明の特徴とな
っている。２次電子放出比１以下の物質としては、炭素
、窒化チタン、炭化チタン、二硼化チタン、窒化硼素等
が用いられる。このようなメツシュ電極４２は、支持台
４８に植設された３本の支持棒（又は円筒）４９に取付
けられている。一方、上記２次電子放出電極４１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１０
０謳のアルミニウム板からなり、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
。
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４１とが、所定間隔（例え
ば６０朋）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シ、少なくとも
上記２次電子放出電極４１に対向する面には、厚さが約
１０００１にして２次電子放出比１以下の物質からなる
低２次電子放出層４７が形成され、この発明の特徴とな
っている。２次電子放出比１以下の物質としては、炭素
、窒化チタン、炭化チタン、二硼化チタン、窒化硼素等
が用いられる。このようなメツシュ電極４２は、支持台
４８に植設された３本の支持棒（又は円筒）４９に取付
けられている。一方、上記２次電子放出電極４１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１０
０謳のアルミニウム板からなり、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
。
又、この２次電子放出電極４ノの表面には、ＭｇＦ２等
のよ多安定な高２次電子放出層を被覆することによって
、よ多安定で且つ効率の良いイオン源を供することがで
きる。更に、２次電子放出電極４ノの下方には、過熱防
止のため水冷・々イノ４６が設けられている。又、上記
メツシュ電極４２の上方には、メツシュ電極４２の孔よ
シヂ１き出されたイオンを集めるため、コレクター電極
４３が配設されている。
のよ多安定な高２次電子放出層を被覆することによって
、よ多安定で且つ効率の良いイオン源を供することがで
きる。更に、２次電子放出電極４ノの下方には、過熱防
止のため水冷・々イノ４６が設けられている。又、上記
メツシュ電極４２の上方には、メツシュ電極４２の孔よ
シヂ１き出されたイオンを集めるため、コレクター電極
４３が配設されている。
このようなイオン源において、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４１とメツ
シー電極４２間に、周波数５５ ＭＨｚの高周波電圧４
４を印加する。
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４１とメツ
シー電極４２間に、周波数５５ ＭＨｚの高周波電圧４
４を印加する。
そして両電極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ために、−１０００Ｖを印加す
る。
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ために、−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電流の関係は、第２図の
実線に示す通シであった。同図において、１ｘｉｏ ’
Ｔｏｒｒ以上の圧力では、いわゆるグロー放電が誘起
されており、それ以下の圧力では、純粋にマルチ／ｆク
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。
電極４３に引き出されたイオン電流の関係は、第２図の
実線に示す通シであった。同図において、１ｘｉｏ ’
Ｔｏｒｒ以上の圧力では、いわゆるグロー放電が誘起
されており、それ以下の圧力では、純粋にマルチ／ｆク
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。
この発明によれば、メツシュ電極４２の少なくとも２次
電子放出電極４１に対向する側が２次電子放出小なる物
質によ多構成されているので、取シ出せるイオン電流は
僅かに減少したものの、イオンビームの中に混じって取
り出されていた電子電流を約歿に減少させることができ
た。この結果、純度の高いイオン電流を取シ出せるイオ
ン源を作ることができた。
電子放出電極４１に対向する側が２次電子放出小なる物
質によ多構成されているので、取シ出せるイオン電流は
僅かに減少したものの、イオンビームの中に混じって取
り出されていた電子電流を約歿に減少させることができ
た。この結果、純度の高いイオン電流を取シ出せるイオ
ン源を作ることができた。
尚、上記実施例ではメツシー電極４２に低２次電子放出
層４７を形成したが、低２次電子放出層４７を形成しな
いで、メッシュ電極４２自体を既述のような２次電子放
出比１以下の物質によ多構成してもよく、同様効果が得
られる。
層４７を形成したが、低２次電子放出層４７を形成しな
いで、メッシュ電極４２自体を既述のような２次電子放
出比１以下の物質によ多構成してもよく、同様効果が得
られる。
第１図はこの発明の一実施例に係るマルチＡクターイオ
ン源を示す断面図、第２図はこの発明のマルチパクタ−
イオン源におけるガス圧に対する生成イオン電流の関係
を示す特性曲線図、第３図（ａ）、（ｂ）はマルチ・や
フタ−効果並びにマルチパクタ−陰極を示す概念図、第
４図（ａ） 、 （ｂ）は直流重畳マルチ・やククー陰
極を示す概念図、第５図はマルチパクタ−同期電圧と出
発位相の関係を示す特性曲線図である。 ４ノ・・・２次電子放出電極、４２・・・メツシュ電極
、４７・・・低２次電子放出層。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦：：： 第１図 ３ 第２図 ０Ｗ 圧 ｙ７（７ｏｒｒ） 第３図 １゛−反 第４図 ２１ （ａ） （ｂ）
ン源を示す断面図、第２図はこの発明のマルチパクタ−
イオン源におけるガス圧に対する生成イオン電流の関係
を示す特性曲線図、第３図（ａ）、（ｂ）はマルチ・や
フタ−効果並びにマルチパクタ−陰極を示す概念図、第
４図（ａ） 、 （ｂ）は直流重畳マルチ・やククー陰
極を示す概念図、第５図はマルチパクタ−同期電圧と出
発位相の関係を示す特性曲線図である。 ４ノ・・・２次電子放出電極、４２・・・メツシュ電極
、４７・・・低２次電子放出層。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦：：： 第１図 ３ 第２図 ０Ｗ 圧 ｙ７（７ｏｒｒ） 第３図 １゛−反 第４図 ２１ （ａ） （ｂ）
Claims (2)
- （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ょシ起るマルチノ４クター効果
にょシ発生した電子が、上記両電極間に存するガス分子
をイオン化し、この時できたイオンを上記メツシー電極
を通して引き出す事のできるマルチパクタ−イオン源に
おいて、 上記メツシー電極の少なくとも上記２次電子放出電極に
対向する側が２次電子放出小なる物ｌＪｆによ多構成さ
れている事を特徴とするマルチバククーイオン源。 - （２）２次電子放出小なる物質が、炭素、窒化チタン、
炭化チタン、二硼化チタン、窒化硼素のいずれかよシな
る事を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のマルチノ
やフタ−イオン源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11707284A JPS60262334A (ja) | 1984-06-07 | 1984-06-07 | マルチパクタ−イオン源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11707284A JPS60262334A (ja) | 1984-06-07 | 1984-06-07 | マルチパクタ−イオン源 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60262334A true JPS60262334A (ja) | 1985-12-25 |
Family
ID=14702713
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11707284A Pending JPS60262334A (ja) | 1984-06-07 | 1984-06-07 | マルチパクタ−イオン源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60262334A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998016326A1 (en) * | 1996-10-11 | 1998-04-23 | Mako, Frederick, M. | Suppression of voltage breakdown and field emission from surfaces |
| US6037587A (en) * | 1997-10-17 | 2000-03-14 | Hewlett-Packard Company | Chemical ionization source for mass spectrometry |
| KR100417112B1 (ko) * | 2001-08-21 | 2004-02-05 | (주) 브이에스아이 | 펄스형 금속플라즈마 이온소스 발생장치 |
-
1984
- 1984-06-07 JP JP11707284A patent/JPS60262334A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998016326A1 (en) * | 1996-10-11 | 1998-04-23 | Mako, Frederick, M. | Suppression of voltage breakdown and field emission from surfaces |
| US6037587A (en) * | 1997-10-17 | 2000-03-14 | Hewlett-Packard Company | Chemical ionization source for mass spectrometry |
| KR100417112B1 (ko) * | 2001-08-21 | 2004-02-05 | (주) 브이에스아이 | 펄스형 금속플라즈마 이온소스 발생장치 |
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