JPS61148748A - 固体蒸発炉付イオン源 - Google Patents
固体蒸発炉付イオン源Info
- Publication number
- JPS61148748A JPS61148748A JP27086984A JP27086984A JPS61148748A JP S61148748 A JPS61148748 A JP S61148748A JP 27086984 A JP27086984 A JP 27086984A JP 27086984 A JP27086984 A JP 27086984A JP S61148748 A JPS61148748 A JP S61148748A
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- JP
- Japan
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- ion source
- solid
- temperature
- furnace
- evaporation furnace
- 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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-
- 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
Landscapes
- 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】
〔発明の利用分野〕
本発明は固体試料蒸気の流量の精密制御及び蒸発炉温度
暴走時の流量保護に好適な固体蒸発炉付イオン源に関す
る。
暴走時の流量保護に好適な固体蒸発炉付イオン源に関す
る。
従来の固体蒸発炉付イオン源の構造を第１図に示す０図
において固体蒸発炉付イオン源はイオンビーム４を生成
するイオン源室３と固体試料１′をヒータ１′を使って
加熱・蒸気化する蒸発炉１゜試料蒸気をイオン源室３に
導入する導入パイプ２゜及び蒸発炉の温度・制御を行う
ヒーータ電源５、温度調節器７、熱電対６で構成される
。この様な固体蒸発炉が取付いたイオン源としては文献
ｒ ＩｏｎＩｍｐｌａｎｔａｔｉｏｎ、Ｎｏｒｔｈ−Ｈ
ｏｌｌａｎｄ Ｐｕｂ、Ｃｏ５１ｐ、、１９７３゜３
２５頁、３６１頁」等のイオン源が掲げられる。
において固体蒸発炉付イオン源はイオンビーム４を生成
するイオン源室３と固体試料１′をヒータ１′を使って
加熱・蒸気化する蒸発炉１゜試料蒸気をイオン源室３に
導入する導入パイプ２゜及び蒸発炉の温度・制御を行う
ヒーータ電源５、温度調節器７、熱電対６で構成される
。この様な固体蒸発炉が取付いたイオン源としては文献
ｒ ＩｏｎＩｍｐｌａｎｔａｔｉｏｎ、Ｎｏｒｔｈ−Ｈ
ｏｌｌａｎｄ Ｐｕｂ、Ｃｏ５１ｐ、、１９７３゜３
２５頁、３６１頁」等のイオン源が掲げられる。
常温で気体状態の試料ガス（例えばＮｔ、 Ｏ，・・・
）であれば、イオン源室の排気装置に取付けられた真空
計等の指示圧力を利用して、試料ガス流量は直接かつ迅
速に測定、制御可能である。しかし。
）であれば、イオン源室の排気装置に取付けられた真空
計等の指示圧力を利用して、試料ガス流量は直接かつ迅
速に測定、制御可能である。しかし。
常温で固体の試料を加熱し、その蒸気を得る場合、上記
真空計を使って流量制御することは困難である。これは
、蒸気ガスが真空計に致る前に、低温の装置内壁等に衝
突し、そのまま固体として付着するからである。従って
、従来の固体蒸発炉付イオン源では蒸発炉に温度制御器
を接続し、その温度変化から間接的に蒸気流量を調節し
ていた。
真空計を使って流量制御することは困難である。これは
、蒸気ガスが真空計に致る前に、低温の装置内壁等に衝
突し、そのまま固体として付着するからである。従って
、従来の固体蒸発炉付イオン源では蒸発炉に温度制御器
を接続し、その温度変化から間接的に蒸気流量を調節し
ていた。
第２図は従来の固体蒸発炉付イオン源の蒸発炉温度の時
間変化を示したもので、ある、一般に炉の、温度は設定
温度Ｔ、のまわりを周期的に上下する変化を示す。これ
は炉の温度症、ヒータ電力の投入に対し、炉の熱容量や
ヒータ１′と容器１＃間の接触熱抵抗で決まる蒔”定数
を持って追随するからである。設定値以上に炉温度が上
がるオーバシュートの量や、第２図の温度リップルを下
げるため種々の制御法があり、通常は比例−積分−微分
（Ｐ Ｉ Ｄと称す）が使われている。第２図の最高温
度Ｔ、やリップル幅はＰＩＤ制御パラメータのとり方−
によって変わる。しかし、オーバシュートやリップル幅
を完全に零にすることは難しく、と゛ りわけ大電力あ
ヒータを使って迅速に高温化しよう−２とする場合に！
±著しく困難である６ところで固体の蒸気圧は温度によ
り変わる。イオン源用固体試料の中には、蒸気圧が炉の
設定温度付近で著しく変化するものがあるにの轡な固体
試料では、オーバシュートに伴って、大量の試料蒸気が
イオン源室３に流入し、イオン源動作の不安定（例えば
イオンビーム電流変動）や寿命の短縮を引きおこしてい
た。特に、試料蒸気が金属物質であると、イオン源室内
の絶縁碍子等に金属被膜が瞬時にして形成され、イオン
ビーム引出しに必要な高電圧の印加が不可能になる問題
が発生した。また蒸気−圧変動の大きくない試料でも、
イオン源の高電圧印加時の放電ノイズにより温度調整器
７が暴走し′、蒸奪炉が異゛常高温にクリ、試料、１″
′が瞬時に蒸発する間頭があった。 −〔発明の目
的〕 本発明の目的は、蒸発炉温度のオーバーシュートや暴走
に対し、イオン源室内に大量の蒸気が流入するのを防止
すると共に、温度リップルに対しても流量が一定に保た
れるイオン源を提供することにある。
・［発明の概要〕 従来−では流量調整は蒸発炉温度の制御、によってのみ
行なわれていた。これに対し、炉温度の変化に追随して
流量を機械的にもコントロールすれば、流量調整機能は
一段と改善される。
間変化を示したもので、ある、一般に炉の、温度は設定
温度Ｔ、のまわりを周期的に上下する変化を示す。これ
は炉の温度症、ヒータ電力の投入に対し、炉の熱容量や
ヒータ１′と容器１＃間の接触熱抵抗で決まる蒔”定数
を持って追随するからである。設定値以上に炉温度が上
がるオーバシュートの量や、第２図の温度リップルを下
げるため種々の制御法があり、通常は比例−積分−微分
（Ｐ Ｉ Ｄと称す）が使われている。第２図の最高温
度Ｔ、やリップル幅はＰＩＤ制御パラメータのとり方−
によって変わる。しかし、オーバシュートやリップル幅
を完全に零にすることは難しく、と゛ りわけ大電力あ
ヒータを使って迅速に高温化しよう−２とする場合に！
±著しく困難である６ところで固体の蒸気圧は温度によ
り変わる。イオン源用固体試料の中には、蒸気圧が炉の
設定温度付近で著しく変化するものがあるにの轡な固体
試料では、オーバシュートに伴って、大量の試料蒸気が
イオン源室３に流入し、イオン源動作の不安定（例えば
イオンビーム電流変動）や寿命の短縮を引きおこしてい
た。特に、試料蒸気が金属物質であると、イオン源室内
の絶縁碍子等に金属被膜が瞬時にして形成され、イオン
ビーム引出しに必要な高電圧の印加が不可能になる問題
が発生した。また蒸気−圧変動の大きくない試料でも、
イオン源の高電圧印加時の放電ノイズにより温度調整器
７が暴走し′、蒸奪炉が異゛常高温にクリ、試料、１″
′が瞬時に蒸発する間頭があった。 −〔発明の目
的〕 本発明の目的は、蒸発炉温度のオーバーシュートや暴走
に対し、イオン源室内に大量の蒸気が流入するのを防止
すると共に、温度リップルに対しても流量が一定に保た
れるイオン源を提供することにある。
・［発明の概要〕 従来−では流量調整は蒸発炉温度の制御、によってのみ
行なわれていた。これに対し、炉温度の変化に追随して
流量を機械的にもコントロールすれば、流量調整機能は
一段と改善される。
以下′１本発明の一実施例を第３図により説明する０本
実施例では導入パイプ２の開口部に移動棒１０とこの移
動棒を動かすためのバイメタル９を使っている。温度変
化に伴ってバイメタルが移動棒を押し、導入部開口面積
が変化する。バイメタルとしては、アンバーと青銅を組
み合わせたものを使った。バイメタルの移動ストローク
範囲は。
実施例では導入パイプ２の開口部に移動棒１０とこの移
動棒を動かすためのバイメタル９を使っている。温度変
化に伴ってバイメタルが移動棒を押し、導入部開口面積
が変化する。バイメタルとしては、アンバーと青銅を組
み合わせたものを使った。バイメタルの移動ストローク
範囲は。
バイメタル長やスプリングコイル１２の長さを変えるこ
とにより調整した０本実施例の蒸発炉をイオン源にとり
つけ、イオンビーム電流変動を測定した。固体試料とし
ては、Ａｓ（ヒ素）を用いた。
とにより調整した０本実施例の蒸発炉をイオン源にとり
つけ、イオンビーム電流変動を測定した。固体試料とし
ては、Ａｓ（ヒ素）を用いた。
従来の温度調節器による第２図の様な温度変化に対し１
本発明を用いたところ、ビーム電流の変動。
本発明を用いたところ、ビーム電流の変動。
が従来の１７２．以下に軽減された。ビ〜、ム電流値と
ガス流量は“はぼ比例関係にあるから、電流変動の軽減
はガス流量調節が改善さ・れていることになる、なお１
本実施例では、温度暴走時に導入バイブの開口部を完全
に覆ぐように調整したため・、試料の瞬時消失やイオン
源室内碍子の絶縁不良が防止可能となった。
ガス流量は“はぼ比例関係にあるから、電流変動の軽減
はガス流量調節が改善さ・れていることになる、なお１
本実施例では、温度暴走時に導入バイブの開口部を完全
に覆ぐように調整したため・、試料の瞬時消失やイオン
源室内碍子の絶縁不良が防止可能となった。
実施例で用いたイオン源は、磁場中のマイクロ波放電で
高密度プラズマを生成し、これから大電流イオンビーム
を引出すマイクロ波イオン源である。クイクロ波イオン
源は動作ガス圧が他のイオン源に比べて一桁低いため、
微量の流Ｘ調ａが必要とする。この意味で本発明による
電流変動減少には著しい効果が見られた。
高密度プラズマを生成し、これから大電流イオンビーム
を引出すマイクロ波イオン源である。クイクロ波イオン
源は動作ガス圧が他のイオン源に比べて一桁低いため、
微量の流Ｘ調ａが必要とする。この意味で本発明による
電流変動減少には著しい効果が見られた。
この他、温度暴走時のガス流入停止のみを目的として、
第３図のバイメタルを除去し、その代りに図中コイルバ
ネ１２の材質として、温度変化に伴って形状が変わる形
状記憶合金を選んで実験したところ、良好な結果が得ら
れた。形状記憶合金としては、チタン−ニッケル合金、
銅−亜鉛−アルミニウム合金を用いた。この場合、温度
上昇でコイルが縮むように記憶させた。通常、記憶合金
はある変態温度に対し、ステップ的に形状がかわるので
、流量の微量調整はできないが、温度暴走に対し、イオ
ン源への大量流入を防止する目的に適している。なお変
態温度は高々８０℃前後であり、数１０℃で適当な蒸気
圧が得られる固体試料、例えばＧａＣＱ ｓ等を使った
場合、特に有用である。
第３図のバイメタルを除去し、その代りに図中コイルバ
ネ１２の材質として、温度変化に伴って形状が変わる形
状記憶合金を選んで実験したところ、良好な結果が得ら
れた。形状記憶合金としては、チタン−ニッケル合金、
銅−亜鉛−アルミニウム合金を用いた。この場合、温度
上昇でコイルが縮むように記憶させた。通常、記憶合金
はある変態温度に対し、ステップ的に形状がかわるので
、流量の微量調整はできないが、温度暴走に対し、イオ
ン源への大量流入を防止する目的に適している。なお変
態温度は高々８０℃前後であり、数１０℃で適当な蒸気
圧が得られる固体試料、例えばＧａＣＱ ｓ等を使った
場合、特に有用である。
流量調節法としては、導入パイプの途中に可変リークバ
ルブを取付け、そのリーク量を制御する方法も考えられ
る。しかし、一般にリークバルブの熱容量は大きく、ヒ
ータ電力の増大を拡くばかりでなく、他の部品との熱絶
縁構造が複雑化し実用的でない６本実施例に示したよう
に導入パイプ入口部で開口面積を変えることにより、構
造的にも簡単で実用上、取扱いやすい流量調整が可能で
ある。
ルブを取付け、そのリーク量を制御する方法も考えられ
る。しかし、一般にリークバルブの熱容量は大きく、ヒ
ータ電力の増大を拡くばかりでなく、他の部品との熱絶
縁構造が複雑化し実用的でない６本実施例に示したよう
に導入パイプ入口部で開口面積を変えることにより、構
造的にも簡単で実用上、取扱いやすい流量調整が可能で
ある。
本発明によれば、固体蒸発炉から出る蒸気流量を安定化
でき、また温度暴走による異常流量の発生を防止でき、
イオン源の機能（ビーム電流安定度、耐電圧）の維持、
向上に著しい改善があり、実用に供しその効果は著しく
大である。
でき、また温度暴走による異常流量の発生を防止でき、
イオン源の機能（ビーム電流安定度、耐電圧）の維持、
向上に著しい改善があり、実用に供しその効果は著しく
大である。
第１図は従来の固体蒸発炉付イオン源の縦断面図、第２
図は従来の固体蒸発炉における温度変化を説明する図、
第３図は本発明に基づく一実施例になるイオン源の要部
縦断面図である。 １・・・固体蒸発炉、１′・・・ヒータ、１′・・・炉
容器、１″′・・・試料（固体）、２・・・導入パイプ
、３・・・イオン源室、４・・・イオンビーム、５・・
・ヒータ電源、６・・・熱電対、７・・・温度８ｍ器、
９・・・バイメタル、１０・・・移動棒、１１・・・移
動棒支持台、１２・・・スプ高 １ 図 藁 ２ 図
図は従来の固体蒸発炉における温度変化を説明する図、
第３図は本発明に基づく一実施例になるイオン源の要部
縦断面図である。 １・・・固体蒸発炉、１′・・・ヒータ、１′・・・炉
容器、１″′・・・試料（固体）、２・・・導入パイプ
、３・・・イオン源室、４・・・イオンビーム、５・・
・ヒータ電源、６・・・熱電対、７・・・温度８ｍ器、
９・・・バイメタル、１０・・・移動棒、１１・・・移
動棒支持台、１２・・・スプ高 １ 図 藁 ２ 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、固体試料を加熱する蒸発炉と固体試料蒸気をイオン
源プラズマ室に導入する導入パイプとからなる固体蒸発
炉付イオン源において、加熱される容器温度に応じて、
導入パイプの開口面積を機械的に変化させる開口面積可
変手段を設けたことを特徴とする固体蒸発炉付イオン源
。 ２、機械的な開口面積可変手段としてバイメタルを使つ
た特許請求の範囲第１項記載の固体蒸発炉付イオン源。 ３、開口面積可変手段が、形状記憶合金とこれに接続し
た機械部品の組み合せで構成された特許請求の範囲第１
項記載の固体蒸発炉付イオン源。 ４、開口面積可変手段を加熱炉内に設けた特許請求の範
囲第１項記載の固体蒸発炉付イオン源。 ５、イオン源が磁場中のマイクロ波放電を使つて固体試
料蒸気の高密度プラズマを生成し、このプラズマからイ
オンビームを引出すマイクロ波イオン源であることを特
徴とした特許請求の範囲第１項〜第４項記載の固体蒸発
炉付イオン源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27086984A JPS61148748A (ja) | 1984-12-24 | 1984-12-24 | 固体蒸発炉付イオン源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27086984A JPS61148748A (ja) | 1984-12-24 | 1984-12-24 | 固体蒸発炉付イオン源 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61148748A true JPS61148748A (ja) | 1986-07-07 |
Family
ID=17492099
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27086984A Pending JPS61148748A (ja) | 1984-12-24 | 1984-12-24 | 固体蒸発炉付イオン源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61148748A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007502737A (ja) * | 2003-08-18 | 2007-02-15 | コンチネンタル・テベス・アーゲー・ウント・コンパニー・オーハーゲー | 特に車両液圧ブレーキシステム用のシリンダー |
| US8578711B2 (en) | 2009-09-01 | 2013-11-12 | Hitachi Automotive Systems, Ltd. | Master cylinder |
-
1984
- 1984-12-24 JP JP27086984A patent/JPS61148748A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007502737A (ja) * | 2003-08-18 | 2007-02-15 | コンチネンタル・テベス・アーゲー・ウント・コンパニー・オーハーゲー | 特に車両液圧ブレーキシステム用のシリンダー |
| JP4913594B2 (ja) * | 2003-08-18 | 2012-04-11 | コンチネンタル・テベス・アーゲー・ウント・コンパニー・オーハーゲー | 特に車両液圧ブレーキシステム用のシリンダー |
| US8578711B2 (en) | 2009-09-01 | 2013-11-12 | Hitachi Automotive Systems, Ltd. | Master cylinder |
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