JPS61230237A - 液体金属イオン源 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 不発明は、イオンビーム加工に用いられる液体金属イオ
ン源の改良に関する。

〔発明の背景〕

イオンビーム加工技術を広範な分野に応用するためには
、安定したビームの引き出しが必要である。

この安定したビームを引き出すためには、大きな電力（
加熱源）を必要とし、この点で笑用化が困難になってい
る。

従来のキャピラリーニードル麿液体金属イオン源を第５
図を用いて！Ｉｉ！明する。

図において、先端が鋭く尖ったエミッタ４の周囲にキャ
ピラリー１を設け、その内部にイオン化物質２が溜めら
れている。このイオン化物質２が虐められている部分に
ヒータ３を設け、これによ１１められているイオン化ｅ
ｍ實２を溶融し、エミッタ４の先端を溶融したイオン化
物質２で雨らし、エミッタ４と引き出しｔ億６との間に
高電圧を印加して、エミッタ４の先端からイオンビーム
な５を引き重子よ５にしたものである。

この従来の液体＊槁イオン砿において、イオン化物質を
溶融するだげの電力は小さいのであるが、イオンビーム
を安定して効率よく引き出すためには、更にイオン化物
５ＩＬ２を高温和加熱する必要かある。籍に、イオンビ
ームな最初く引き重子始動時には、イオン化物１Ｊ７Ｌ
２を更に高猷加熱する必要があることを実験により確綻
した。

例えば、イオン化物質にＧαを用いた場合は。

その融点は２９．７５℃と低温であるが、始動時にはイ
オン化物質を３００℃〜４００℃の高温にまで昇温する
必要があり、始ｔｉＩＪ波に安定したイオンビームを引
き重子ためには、常時２００ｔｇｌ故の温度を保つ必要
があることが実験によりａｉｇされた。

このよプに、従来の液体金属イオン係では。

始動時は勿論のこと、常時において必要以上の大電力が
消費されるとい５欠点があった。

そこで、上記欠点を解決するために１発明者らは研死し
た結果、イオンと−ムの引き出し安定性は、エミッタ先
端及びその近傍の温直に大きく影響されることを見出し
た。又、これまでイオン化＠負の温度もイオンビーム引
き出し安定性に太き（影響されると考えられていたが。

エミッタの先端及びその近傍の温度を高（すれば、イオ
ン化留實の温度には関係せず、溶融状ＭＫあれば十分で
あることも確認された。

〔発明の目的〕

本発明は、上配拠験を基になされたものであり、消費電
力が少なくかつイオンビームの引き出しを安定にした液
体金属イオン源を提供せんとするものである。

〔発明の歓景〕

即ち、本発明は、従来のようにイオン化物質を溶融する
だけのヒータだけではなく、イオン化ｔｍ’ｘの８８と
エミッタの先端部を加熱するヒータを設けたものであっ
て、その第１の＠明は。

イオン化物質全体を加熱する加熱源と、エミッタの先端
近傍を加熱する加熱源とを別々に設けたものである。

第２の発明は、イオン化物質を溜める部分からエミッタ
の先ｊｉｉｉ１部Ｋかけて抵仇体の加熱源を連続して設
け、イオン化物質を溜める部分の抵抗を小さくし、エミ
ッタの先端部の抵抗を大きくしたものである。

〔発明の実施例〕

以下本発明の一笑源例について詳細に説明する。第１図
において、４は、先端が鋭く尖ったエミッタである。こ
のエミッタ４の周囲には、イオン化物質２を溜めるため
のキャピラリー１が設けられている。３は、イオン化＊
＊２を溜めている部分に設けられたヒータ％　７は、エ
ミッタ４の先端部に設けられたヒータである。６は引き
出しビームである。

第２図に示すものは、第１図におけるヒータ・７（抵抗
式）に代えて、工ずツタ４の先端部に電子巌衝撃型の加
熱源を設けたもので、１１はフィラメント、１５は放物
面鏡である。

以上のよ５Ｋ１１１成した本実施例において、ヒーダ５
は、イオン化物質２を溶融するだけに使用される。例え
ばイオン化物質としてＧαを用いた場合は、　２９．７
５℃（約３０℃）に昇温するに必要な電力でよい。

又ヒータ７又は電子衝撃型加熱源（第２図）によりて、
エミッタ４の先Ｊ１１部を極部加熱する。

このエミッタ４の先端部の一部加熱は、イオンビームの
引き出し状態に応じて決められる。

この状態で、エミッタ４と引き出し電極６との間く高電
圧を印加することＫより、安定したイオンビーム５が引
き出される。又第２図に示す電子衝撃型の場合は消費電
力が小さいという利点がある。又イオン化物質によって
は、イオン化物質の溶融にも用いることができる。

第３図に他の実施例を示す。この第３図に示す実施例と
第１図に示した実施例との相違点は。

第１高の場合は、ヒータ３とヒータ７とが別個になって
いるのに対し１本夾施例は、ヒータ３とヒータ８とは連
続している点であり他の部分は同じである。

第６図において、イオン化物質２が溜められている部分
のヒータ５の抵抗を小さくし、エミッタ４の部分のヒー
タ８の抵抗を太キ（シている。

この二つの抵抗値において、ヒータ５の抵抗値は、イオ
ン１ヒ智質２を溶融するに必要な抵抗櫨、ヒータ８は、
イオンビーム５が安定して引き出せる抵抗値になるよう
に、これら抵抗１直を堆逼化することくより、通続した
上記抵抗体を流れるｉｔｓはどの部分でも等しいので、
　Ｆ　＝−Ｒの理論式により谷抵抗に比例したジ為−ル
熱が発生する。

このよ５１Ｃして、イオン化物質２をヒータ３で溶融し
、エミッタ４の先端部をヒータ８によりて加熱して、エ
ミッタ４と引き出し電極６との間に高電圧を印加するこ
とにより、安定したイオンビーム５が引き出される。

Ｍ４Ｅに示す実厖例は、第３図忙示したヒータ６及び８
０代りに、キャピラリー表面に印刷したプリントし−タ
９，１０を用いたものである。

このプリントヒータ９，１０は、キャピラリ１との接触
面積が大きいので、熱伝導が良好であり、その分だけ消
費電力が少なくなる。

〔発明の効果〕

以上詳述した遡り本発明による液体金属イオン源によれ
ば、イオン化物質を溶融する熱源の他くエミッタの先３
４１部を加熱する熱源を設けたので、イオン化１ｉｉ１
！１ｌＪｆＬの溶融とイオンビームの安定化のために、
加熱源の熱が効率よく使用され。

従って、加熱に要する電力も最少限にすることができ、
かつイオンビームも安定し、イオンビーム加工技術の広
範な適用を可能にするなどの多大な効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至Ｎ４図は不発明の一夾施例であり。 第１図は、ヒータを別個に設けた場合の液体金属イオン
源の縦断面図、第２図は、工きツタの先ｍ部の加熱源と
して電子衝撃撤の加熱源を用いた場合の縦断面図、第３
図はヒータを連続した場合の液体金属イオン源の縦断面
図、第４図は、ヒータｔｔｃｙｖントヒータを用いた場
合の縦断ｌｔｉ図である。 第５図は、従来の液体金属イオン源の縦断面図である。 １・・・キャピラリー　　２・−イオン化物質３・・・
ヒータ　　　　　　４・−エミッタ５・・・イオンビー
ム　　６・・・引き出し電極７．８・・・ヒータ　　　
　　９，１０−７リントヒータ１１・・・フィラメント
　　１３−放物面鏡鞘１図 閑２図 粥４図 ４５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、先端が鋭く尖ったエミッタを有する液体金属イオン
   源において、イオン化物質全体を加熱する加熱源と、エ
   ミッタの先端近傍を加熱する加熱源とを設けた液体金属
   イオン源。 ２、特許請求の範囲第１項記載のエミッタの先端近傍を
   加熱する加熱源において、抵抗体の加熱源を設けたこと
   を特徴とする液体金属イオン源。 ３、特許請求の範囲第１項記載のエミッタの先端近傍を
   加熱する加熱源において、電子線衝撃型の加熱源を設け
   たことを特徴とする液体金属イオン源。 ４、先端部が鋭く尖ったエミッタを有する液体金属イオ
   ン源において、イオン化物質を溜める部分からエミッタ
   の先端部にかけて抵抗体の加熱源を連続して設け、イオ
   ン化物質を溜める部分の抵抗を小さくし、エミッタの先
   端部の抵抗を大きくしたことを特徴とする液体金属イオ
   ン源。