JPS61183899A - Fast atomic beam source - Google Patents

Fast atomic beam source

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JPS61183899A
JPS61183899A JP2351385A JP2351385A JPS61183899A JP S61183899 A JPS61183899 A JP S61183899A JP 2351385 A JP2351385 A JP 2351385A JP 2351385 A JP2351385 A JP 2351385A JP S61183899 A JPS61183899 A JP S61183899A
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electrons
cold cathode
ions
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房男 下川
博喜 桑野
一敏 長井
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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 く壷業上の利用分野〉 本発明は中性化率771−+高く大量の高速原子線を発
生することのできる高速原子線源に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of application in the pot industry> The present invention relates to a fast atomic beam source capable of generating a large amount of fast atomic beams with a high neutralization rate of 771-+.

〈従来の技術〉 従来では、第3図に示す線源を用いて高速原子線を形成
している。同図に示すようにこの線源はM製円筒の両端
面(直径30朋)を冷陰極3.4とすると共にこの円筒
内に同心状に環状の陽極2を配置する一方、一方の冷陰
極3にガス導入孔lを設けると共に冷陰極3衿ヲ接地し
、更に他方の冷陰極4の中央部に直径1i111jのビ
ーム引き出し孔を穿設してなるものである。このような
構成の線源より取り出されるビーム5はイオン、原子と
から成る混合ビームである。この場合のイオン線と原子
線の割合は、実験の結果50%、50%であることが判
明している。
<Prior Art> Conventionally, a high-speed atomic beam is generated using a radiation source shown in FIG. As shown in the figure, this radiation source has cold cathodes 3.4 on both end faces (diameter 30 mm) of a cylinder made of M, and a ring-shaped anode 2 is arranged concentrically within this cylinder, while one cold cathode 3 is provided with a gas introduction hole 1, the collar of the cold cathode 3 is grounded, and a beam extraction hole with a diameter of 1i111j is bored in the center of the other cold cathode 4. The beam 5 extracted from the radiation source having such a configuration is a mixed beam consisting of ions and atoms. Experiments have shown that the ratio of the ion beam to the atomic beam in this case is 50%.

即ちビームの中性化率は50%である。That is, the beam neutralization rate is 50%.

従来、このビームの中性化率を増加あるいは制御するた
めに第4図又は第5図に示す方法が採用されている。第
4図に示されるものは、線源6から取り出されたイオン
・原子の混合ビーム7に対して、電子源8から電子線9
を照射することにより、混合ビーム7中のイオン線?一
部中和して原子線とするものである。この方法では、イ
オンの全てを原子に変換することは困難であり、イオン
が原子に変わる割合は数%にすぎない。従って、混合ビ
ームは約51〜52%の原子と、48〜49%のイオン
とからなるビームにしか中性率を増加することができず
、この方法では大量の高速原子線が得られなかっ之。第
5図に示されるものは線源6から引き出された混合ビー
ム7をNeutralizer 11に斜入射させて、
混合ビーム7中のイオンの電荷を変換し、原子線を形成
する方法である。この方法では・混合ビーム7がNeu
tralizer 11に衝突する際に、多くは吸収、
消失してしまい、大量の原子線を作ることができない。
Conventionally, the method shown in FIG. 4 or 5 has been employed to increase or control the neutralization rate of this beam. What is shown in FIG.
By irradiating the ion beam in the mixed beam 7? It is partially neutralized and converted into an atomic beam. With this method, it is difficult to convert all of the ions into atoms, and only a few percent of the ions convert into atoms. Therefore, the mixed beam can only increase the neutrality rate to a beam consisting of about 51-52% atoms and 48-49% ions, and this method cannot obtain a large amount of high-speed atomic beams. . In the system shown in FIG. 5, a mixed beam 7 extracted from a radiation source 6 is obliquely incident on a Neutralizer 11.
This is a method of converting the charge of ions in the mixed beam 7 to form an atomic beam. In this method, the mixed beam 7 is
When colliding with tralizer 11, many are absorbed,
It disappears, and a large amount of atomic beams cannot be created.

更に、混合ビームがNeutralizer IIに衝
突することによってNeutralizer自身をスパ
ッタするため、電荷変換により得られるビーム中にNe
utralizer 11の原子が混入しビームの純度
を低下させるおそれもある。
Furthermore, since the mixed beam collides with Neutralizer II and sputters the Neutralizer itself, Ne is added to the beam obtained by charge conversion.
There is also a possibility that atoms of the ultralizer 11 may be mixed in and reduce the purity of the beam.

〈発明が解決しようとする問題点〉 このように、従来技術では、中性化率が約50%程度で
あり、大量の高速原子線が得られず、また純度の高い高
速の原子線が得られないという欠点があった。本発明は
、熱電子源及び磁石を付加することによりこのような従
来技術の問題点を解消した高速原子線源を提供すること
を目的とする。
<Problems to be solved by the invention> As described above, in the conventional technology, the neutralization rate is about 50%, it is difficult to obtain a large amount of high-speed atomic beams, and it is difficult to obtain high-speed atomic beams with high purity. The disadvantage was that it could not be done. An object of the present invention is to provide a high-speed atomic beam source that solves the problems of the prior art by adding a thermionic source and a magnet.

く問題点を解決するための手段〉 斯かる目的を達成する本発明の高速原子線源に係る構成
は環状の陽極の両側に冷陰極を各々配置すると共にこれ
らの電極間にガスを介在させて低圧ガス放電を発生させ
る一方、前記冷陰極に近接して熱電子源を配置し、更に
これら陽極及び冷陰極の外周に磁石を配置して前記陽極
と前記冷陰極との間に形成される電界に沿った方向に磁
界を印加し、また陽極を中心として両冷陰極間で振動す
る電子とイオンとが結合した高速原子線を取り出すビー
ム放出孔をいずれかの前記冷陰極の中央に設けたことを
特徴とするものである。
Means for Solving the Problems〉 The structure of the fast atomic beam source of the present invention that achieves the above object comprises arranging cold cathodes on both sides of an annular anode and interposing a gas between these electrodes. While generating a low-pressure gas discharge, a thermionic source is placed close to the cold cathode, and magnets are placed around the anode and the cold cathode to form an electric field between the anode and the cold cathode. A beam emitting hole is provided in the center of one of the cold cathodes for applying a magnetic field in the direction along the anode and extracting a high-speed atomic beam consisting of electrons and ions oscillating between the two cold cathodes with the anode as the center. It is characterized by:

く作用〉 環状の陽極とこの両側の冷陰極との間にガスを介在させ
て低圧ガス放電させると、冷陰極から放出された電子は
陽極を中心として両冷陰極間で振動し、その途中で多く
の気体ガス分子原子と衝突してイオンを生ずる。振動す
る電子は折り返し点である冷陰極付近では低速となって
、イオンと再結合し高速原子線となり更く冷陰極中央の
ビーム放出孔から取り出さる。また、ビーム放出孔から
はイオンも同様に取り出される。
Effect〉 When a gas is interposed between the annular anode and the cold cathodes on both sides to cause a low-pressure gas discharge, the electrons emitted from the cold cathode oscillate between the two cold cathodes with the anode as the center, and on the way, It collides with many gas molecules and atoms to produce ions. The vibrating electrons become slow near the cold cathode, which is the turning point, and recombine with ions to form a high-speed atomic beam, which is then extracted from the beam emission hole in the center of the cold cathode. Ions are also taken out from the beam emission hole.

ここで熱電子源を点火して熱電子を発生させると、イオ
ンと電子とが結合して高速原子線となる確率が高くなり
、ビーム放出孔から取り出されるビームの中性化率が向
上することとなる。
When the thermionic source is ignited to generate thermoelectrons, the probability that ions and electrons combine to form a high-speed atomic beam increases, and the neutralization rate of the beam extracted from the beam emission hole increases. becomes.

また、振動する電子のうち電界と平行に運動しないもの
については、磁界によるローレンツ力が作用するため、
この電子は磁力線にからみつくように螺旋運動し、しか
もその半径が両側はど小さくなるので、発散することな
く、ビーム放出孔に集中し、イオンと大量に結合して高
速原子線となるのである。
In addition, among the oscillating electrons, those that do not move parallel to the electric field are affected by the Lorentz force due to the magnetic field, so
These electrons move in a spiral motion as if entangled with magnetic lines of force, and their radius becomes smaller on both sides, so they do not diverge, but instead concentrate at the beam emission hole, where they combine with ions in large numbers to form high-speed atomic beams.

〈実施例〉 以下、本発明の実施例について詳細に説明する。<Example> Examples of the present invention will be described in detail below.

第1図に本発明の一実施例を示す。同図に示されるよう
に、円筒状の容器の一端面が冷陰極4となると共にその
容器の他端面として冷陰極3が装着され、更にその容器
の中央部において環状の陽極2が同心状に配置されて、
直径551、長さ6021mの放電用空間内 れている。冷陰極3,4はいずれもグラファイト製であ
り、接地される一方、冷陰極3にはガス導入口lが接続
され、また冷陰極4にはその中央にビーム放出孔14が
設けられている。更に本発明では、冷陰極3の中央から
放電用空間内に熱電子源16が差し込まれ、この熱電子
源工6には直流安定化電源17が接続されている。
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. As shown in the figure, one end surface of a cylindrical container serves as a cold cathode 4, a cold cathode 3 is attached to the other end surface of the container, and an annular anode 2 is concentrically arranged in the center of the container. placed,
It is contained within a discharge space with a diameter of 551 m and a length of 6021 m. The cold cathodes 3 and 4 are both made of graphite and are grounded, while the cold cathode 3 is connected to a gas inlet 1, and the cold cathode 4 is provided with a beam discharge hole 14 at its center. Further, in the present invention, a thermionic source 16 is inserted into the discharge space from the center of the cold cathode 3, and a DC stabilized power source 17 is connected to the thermionic source 6.

熱電子源16としては、例えばタングステンフィラメン
ト、タングステンートリウムフイラメントなどが使用で
きる。更に、陽極2及び冷陰極3,4の外周においては
、これらと同心状に環状の磁石18が配置されており、
第1図に示すように陽極2と冷陰極3,4との間に形成
される電界Eに沿った磁界Bが発生している。磁石18
としては、直流電磁石、父流電磁石又は永久磁石等が使
用でき、磁界強度を変化させられる′電磁石が便利であ
る。
As the thermionic source 16, for example, a tungsten filament, a tungsten thorium filament, etc. can be used. Furthermore, an annular magnet 18 is arranged concentrically around the outer periphery of the anode 2 and the cold cathodes 3 and 4.
As shown in FIG. 1, a magnetic field B is generated along an electric field E formed between the anode 2 and the cold cathodes 3 and 4. magnet 18
As a magnet, a direct current electromagnet, a father current electromagnet, a permanent magnet, etc. can be used, and an electromagnet whose magnetic field strength can be changed is convenient.

このような構成の高速原子線源は次の様に使用する。ま
ず、ガス導入口lより、Ar等の不活性ガスを放電用空
間内に導入し、次いで、陽極2に数kV−10kV程度
の直流正電圧を印加する。
A fast atomic beam source with such a configuration is used as follows. First, an inert gas such as Ar is introduced into the discharge space through the gas inlet 1, and then a DC positive voltage of about several kV to 10 kV is applied to the anode 2.

すると、陽極2とその両側の冷陰極3,4間でグロー放
電が発生し、この時、冷陰極3又は4から放出される電
子12は陽極2に向かって加速し、環状の陽極2の中央
を貫通して反対側の冷陰極4又は3に達し、ここで速度
を失っていったん停止し、あらためて陽極2に向けて加
速され、以後同様に繰り返す。即ち、冷陰極3゜4より
放出された′成子12は陽極2を中心にノ(ルクハウゼ
ンークルツの振動(以下B−に振動という)と呼ばれる
^周波運動を行い、その途中で多くの気体ガス、分子、
原子と衝突してイオン13を大量に生成する。この場合
、線源内のガス圧はlO= 〜1O−3Torrであり
、また、線源内では放電におけるパッシェンの法則に基
づいて引出し方向の振動が支配的となる様に設計される
。ビーム放出孔14付近は、B−に振動を行う電子12
の折り返し点でらり、速度の小さい電子12が多数存在
する空間でもある。この電子12は低速であシ衝突断面
積が大きいため冷陰極4付近に飛来するイオン13と結
合して高速原子線15となる。また、冷陰極4に飛来し
たイオン13は数kVの運動エネルギーを有しておシ、
一部は冷陰極4に衝突して二次電子を放出する。放出さ
れた二次電子は初速度が数十eVと低いため、大きな衝
突断面積を有しており、これも後続のイオン13と結合
して高速原子線15となる。このため、陽極2、冷陰極
3.4としては二次電子放出比が0.1程度の材料であ
り、しかも耐熱性に優れたグラファイトが好ましい。し
かしながら、この程度では高速電子線15のビーム全体
に対する中性化率は70%程度にしか改善されるにすぎ
ない。即ち冷陰極3゜4に入射するイオン13の数をN
+(個/al sea )、冷陰@3,4の付近のB−
に振動電子、二次電子の数をn(個/ad sec )
、発生する原子15の数k No (個/aAsec)
、冷陰極4のイオン衝撃による二次電子放射比fr、ビ
ーム放出孔の開口率をに、Ar!子に対するB−に振動
電子の衝突断面積をQn(cyd)、同じく二次電子の
衝断断面績をQsとすれば、ビーム中性化率No/(N
o十N+)=δは近似的に次の様に表わせる。
Then, a glow discharge occurs between the anode 2 and the cold cathodes 3 and 4 on both sides of it, and at this time, the electrons 12 emitted from the cold cathode 3 or 4 accelerate toward the anode 2 and strike the center of the annular anode 2. It passes through and reaches the cold cathode 4 or 3 on the opposite side, where it loses speed and once stops, is accelerated again toward the anode 2, and repeats the same process thereafter. In other words, the 'seiko 12 emitted from the cold cathode 3°4 performs a frequency motion called Lukhausen-Kurz vibration (hereinafter referred to as B-vibration) around the anode 2, and along the way, many gases are generated. gas, molecules,
A large amount of ions 13 are generated by colliding with atoms. In this case, the gas pressure within the source is lO=~1O-3 Torr, and the source is designed so that vibrations in the extraction direction are dominant based on Paschen's law in discharge. Near the beam emission hole 14, electrons 12 vibrating in B-
It is also a space where a large number of electrons 12 with low velocity exist at the turning point. Since the electrons 12 have a low velocity and a large collision cross section, they combine with ions 13 flying near the cold cathode 4 to form a high-speed atomic beam 15. In addition, the ions 13 that have arrived at the cold cathode 4 have a kinetic energy of several kV.
Some of them collide with the cold cathode 4 and emit secondary electrons. Since the emitted secondary electrons have a low initial velocity of several tens of eV, they have a large collision cross section, and these also combine with subsequent ions 13 to form high-speed atomic beams 15. Therefore, as the anode 2 and the cold cathode 3.4, graphite, which is a material with a secondary electron emission ratio of about 0.1 and has excellent heat resistance, is preferable. However, at this level, the neutralization rate of the entire beam of the high-speed electron beam 15 is only improved to about 70%. That is, the number of ions 13 incident on the cold cathode 3゜4 is N
+ (pcs/al sea), B- near cold shade @3,4
The number of oscillating electrons and secondary electrons is n (pieces/ad sec)
, the number of atoms 15 generated k No (pieces/aAsec)
, the secondary electron emission ratio fr due to ion bombardment of the cold cathode 4, the aperture ratio of the beam emission hole, Ar! If the collision cross section of the oscillating electrons is Qn (cyd) and the collision cross section of the secondary electrons is Qs, the beam neutralization rate No/(N
o1N+)=δ can be approximately expressed as follows.

具体的な値として、QB−=10−” al 、 Qs
中10−17−が文献値として与えられる。また、本線
源の様に冷陰極材料としてグラファイトを用いれば、γ
キ0.1またに=0.3となる様に放出孔を作りn=3
X1016(個/cd see )  (これは、放電
電流にしてほぼ2 mA/nJに相当する)の放電が生
じているとすれば、 δ=0.7                ・・・(
2)となる。つまり、30%程度のイオンの混入したビ
ームが放出口15から放射している事になる。(1)式
かられかる通り、’n t−増加すれば中性化率は改善
される事になる。
As a specific value, QB-=10-” al , Qs
Medium 10-17- is given as the literature value. In addition, if graphite is used as the cold cathode material like the main source, γ
Make a discharge hole so that Ki0.1 and =0.3 and n=3
If a discharge of
2). In other words, a beam containing about 30% of ions is emitted from the emission port 15. As can be seen from equation (1), if 'nt- increases, the neutralization rate will be improved.

そこで本発明では線源内に熱電子源16を付加したので
ある。熱電子源16に直流安定化′或源17により最大
10A程度の電流を流すと、熱電子源16の表面温度が
高くなり、大量の電子が放出される。従って、この電子
源16の点火によって線源内に生成されるイオン13の
数を増すことができると共に冷陰極4付近の低速の電子
の数を増すことができるため、イオン13と電子12と
が結合して高速原子線15となる確率が高くなる。例え
ば電子の数nが10倍になればδ=1となりほぼすべて
のイオンが原子となって放出する事になる。ま之、熱電
子源16に流す電流の大きさを変更することによって、
熱電子源16から放出される電子12の敷金制御し、イ
オン13と電子12とが再結合する確率を任意に選択す
ることが可能となる。尚、上記実施例においては、ガス
導入口lの設けられた冷陰極3に熱電子源16を装着し
たが、これに限るものではなく、ビーム放出孔14のあ
る冷陰極4に熱電子源16を装着しても良く、また、冷
陰極3,40両方に熱電子源16を装着しても良い。い
ずれにしても同様の効果を奏する。
Therefore, in the present invention, a thermionic source 16 is added within the radiation source. When a maximum current of about 10 A is applied to the thermionic source 16 by the DC stabilizing source 17, the surface temperature of the thermionic source 16 increases and a large amount of electrons are emitted. Therefore, by igniting the electron source 16, the number of ions 13 generated within the source can be increased, and the number of low-speed electrons near the cold cathode 4 can be increased, so that the ions 13 and electrons 12 are combined. Therefore, the probability of becoming a high-speed atomic beam 15 increases. For example, if the number n of electrons increases 10 times, δ=1, and almost all ions become atoms and are emitted. However, by changing the magnitude of the current flowing through the thermionic source 16,
It becomes possible to control the amount of electrons 12 emitted from the thermionic source 16 and arbitrarily select the probability that ions 13 and electrons 12 recombine. In the above embodiment, the thermionic source 16 is attached to the cold cathode 3 provided with the gas inlet 1, but the invention is not limited to this. Alternatively, the thermionic source 16 may be attached to both the cold cathodes 3 and 40. In either case, the same effect is achieved.

更に、本発明では電界EK沿って磁界Bを加えている友
め、電子12は発散せずに放出孔14に集中するように
振る舞う。即ち、B−に振動する電子】、2は電界E 
K沿つ九加速度を受けるが、他の原子、分子又は壁面に
衝突するため、その運動方向は必ずしも電界と平行では
ない。
Furthermore, in the present invention, since the magnetic field B is applied along the electric field EK, the electrons 12 behave as if they are concentrated in the emission hole 14 without being diverged. That is, electrons vibrating to B-], 2 is the electric field E
Although it is subjected to nine accelerations along K, its direction of motion is not necessarily parallel to the electric field because it collides with other atoms, molecules, or walls.

電子12の運動方向と電界とのなす角をθとすると、電
子12が愚弄Bから受けるローレンツ力Fは下式で示さ
れる。
When the angle between the direction of movement of the electron 12 and the electric field is θ, the Lorentz force F that the electron 12 receives from the force B is expressed by the following formula.

F=v−sinθ−e、3             
  −(3)但し、Vは電子の速度、 eは電子の電荷である。
F=v-sinθ-e, 3
-(3) However, V is the velocity of the electron, and e is the charge of the electron.

このローレンツ力Fは電子12の運動方向及び磁界Bの
方向とに垂直方向に作用し、遠心力とつり合うので下式
が成り立つ。
This Lorentz force F acts perpendicularly to the direction of movement of the electrons 12 and the direction of the magnetic field B, and is balanced by the centrifugal force, so the following equation holds true.

但し、mは電子の質量、 rは電子が円運動を行う 半径である。However, m is the mass of the electron, r is the electron moving in a circle It is the radius.

また、電子の運動エネルギーは次のように表現できる。Also, the kinetic energy of an electron can be expressed as follows.

±mv”=。■ 2                  ・・・(5)
但し、■は陽極に印加した電圧 である。
±mv"=.■ 2...(5)
However, ■ is the voltage applied to the anode.

従ってこれら3式より、電子が円運動を行う半径rは次
式で表わされる。
Therefore, from these three equations, the radius r of the circular motion of the electrons is expressed by the following equation.

(6)式は、電子が磁力線のまわりにからみつく様に螺
旋運動する際、その半径が中央はど大きく、両側に近づ
くにしたがって小さくなることを示している。例えば、
陽極冷陰極3,4の寸法を長径3cn1、陽極2の内径
を2鋸とすれば、この螺旋運動により、電子は電極系の
内部で発散せずに、ビーム放出孔14に集中することと
なり、ビーム放出孔14付近でイオンと′成子とが結合
して大量の高速原子線が発生されることとなる。
Equation (6) shows that when electrons move in a spiral around magnetic lines of force, the radius is large at the center and becomes smaller as it approaches both sides. for example,
If the dimensions of the anode cold cathode 3 and 4 are 3cn1 in major axis and the inner diameter of the anode 2 is 2cn1, then due to this spiral movement, the electrons will not be diverged inside the electrode system but will be concentrated in the beam emission hole 14, In the vicinity of the beam emitting hole 14, the ions and the sterons combine to generate a large amount of high-speed atomic beams.

次に本発明の高速原子線源を用いた実験結果について説
明する。事図2は、本発明の高速原子線源の高速原子線
放射特性である。高速原子線は、放出孔から約15°の
開き角で放射しており、放出孔出口における′電流密度
が図2の縦軸に示しである。熱電子源16に一定の電流
(6A)を流し磁石18の磁束密度’を変化させその時
引き出されたビーム電流を測定し友。ビーム電流は、高
速原子線の個数をイオン電流に換算しである本発明の高
速原子線源を用いた場合のビーム電流を(熱電子源+磁
石)で示した。また、比較のために熱電子源16のみを
用いた場合のビーム電流(磁束密度Oの点でのビーム′
屯流密度)、磁石18のみを用いた場合のビーム電流を
併記した。第2図から明らかなように本発明の高速原子
線源を用いたビーム電流には、熱電子源16、磁石18
をそれぞれ単独で用いた場合の相乗効果がみられる。即
ち、熱電子源16と磁石18を併用した場合には、熱電
子源16のみを用いた場合の3〜5倍電磁石18のみを
付加した場合の1.5倍のビーム電流が得られる。
Next, experimental results using the fast atomic beam source of the present invention will be explained. Figure 2 shows the fast atomic beam radiation characteristics of the fast atomic beam source of the present invention. The fast atomic beam is emitted from the emission hole at an opening angle of about 15°, and the current density at the exit of the emission hole is shown on the vertical axis of FIG. A constant current (6 A) was applied to the thermionic source 16 to change the magnetic flux density of the magnet 18, and the beam current extracted at that time was measured. The beam current is calculated by converting the number of fast atomic beams into ion current, and the beam current when using the fast atomic beam source of the present invention is expressed as (thermionic source + magnet). For comparison, the beam current (beam' at the point of magnetic flux density O) when only the thermionic source 16 is used is shown.
The beam current when only the magnet 18 is used is also shown. As is clear from FIG. 2, the beam current using the fast atomic beam source of the present invention includes a thermionic source 16 and a magnet 18.
A synergistic effect is seen when each is used alone. That is, when the thermionic source 16 and the magnet 18 are used together, a beam current that is 3 to 5 times as much as when only the thermionic source 16 is used and 1.5 times as much as when only the electromagnet 18 is added is obtained.

〈発明の効果〉 以上、実施例に基づいて詳細に説明したように、本発明
の高速原子線源は、熱電子源から電子を発生させること
により、イオンと電子とが結合する確率を高めて中性化
率を高めることができると共に自由に制御することがで
きる。しかも、磁石を付加して電子を発散させずに集束
することができるので大量の高速原子atを先生できる
<Effects of the Invention> As described above in detail based on the examples, the fast atomic beam source of the present invention increases the probability of bonding between ions and electrons by generating electrons from the thermionic source. The carbonation rate can be increased and freely controlled. Furthermore, since a magnet can be added to focus electrons without causing them to diverge, a large number of high-speed atoms can be detected.

また、本発明の高速原子線源をスパッタリングに応用す
れば、絶縁体表面がチャージアップすることに影響され
ずに材料の加工を能率的に進めることができ、特に、薄
膜形成時に好都合である。
Further, if the high-speed atomic beam source of the present invention is applied to sputtering, material processing can proceed efficiently without being affected by charge-up on the surface of an insulator, which is particularly advantageous when forming a thin film.

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

第1図は本発明の一実施例を示す概略構成図、第2図は
ビーム電流密度と磁束密度との相関を示すグラフ、第3
図(a)(b)は各々従来の線源を示す概略構成図、正
面図、第4図は混合ビームに電子線を照射する様子を示
す説明図、第5図は混合ビームをNeutralize
rに斜入射する様子を示す説明図である。 図面中、 1はガス導入口、 2は陽極、 3.4は冷陰極、 5はビーム、 6は線源、 7は混合ビーム、 8は電子源、 9は電子線、 10はイオンが残存した原子線; 11はNeutralizer 。 12は電子、 13はイオン、 14はビーム放出孔、 15は昼速原子線、 16は熱電子源、 17は直流安定化電源、 18は磁石である。
Fig. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a graph showing the correlation between beam current density and magnetic flux density, and Fig. 3 is a graph showing the correlation between beam current density and magnetic flux density.
Figures (a) and (b) are schematic configuration diagrams and front views showing conventional radiation sources, Figure 4 is an explanatory diagram showing how a mixed beam is irradiated with an electron beam, and Figure 5 is a diagram showing how a mixed beam is neutralized.
FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating oblique incidence on r. In the drawing, 1 is the gas inlet, 2 is the anode, 3.4 is the cold cathode, 5 is the beam, 6 is the radiation source, 7 is the mixed beam, 8 is the electron source, 9 is the electron beam, and 10 is the remaining ion Atomic beam; 11 is Neutralizer. 12 is an electron, 13 is an ion, 14 is a beam emission hole, 15 is a diurnal atomic beam, 16 is a thermionic source, 17 is a DC stabilized power source, and 18 is a magnet.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 環状の陽極の両側に冷陰極を各々配置すると共にこれら
の電極間にガスを介在させて低圧ガス放電を発生させる
一方、前記冷陰極に近接して熱電子源を配置し、更にこ
れら陽極及び冷陰極の外周に磁石を配置して前記陽極と
前記冷陰極との間に形成される電界に沿つた方向に磁界
を印加し、また陽極を中心として両冷陰極間で振動する
電子とイオンとが結合した高速原子線を取り出すビーム
放出孔をいずれかの前記冷陰極の中央に設けたことを特
徴とする高速原子線源。
Cold cathodes are placed on both sides of the annular anode, and a gas is interposed between these electrodes to generate a low-pressure gas discharge.A thermionic source is placed close to the cold cathode, and the anode and the cold cathode are placed close to each other. A magnet is arranged around the outer circumference of the cathode to apply a magnetic field in a direction along the electric field formed between the anode and the cold cathode, and electrons and ions that oscillate between the two cold cathodes centering on the anode are generated. A fast atomic beam source characterized in that a beam emission hole for extracting the combined fast atomic beams is provided in the center of one of the cold cathodes.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5432342A (en) * 1993-04-20 1995-07-11 Ebara Corporation Method of and apparatus for generating low-energy neutral particle beam

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5186696A (en) * 1974-12-20 1976-07-29 Cgr Mev

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