JPS6134832A - 大口径イオン源 - Google Patents

大口径イオン源

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JPS6134832A
JPS6134832A JP15635484A JP15635484A JPS6134832A JP S6134832 A JPS6134832 A JP S6134832A JP 15635484 A JP15635484 A JP 15635484A JP 15635484 A JP15635484 A JP 15635484A JP S6134832 A JPS6134832 A JP S6134832A
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JP
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electrode
arc chamber
flange
insulating
ion beam
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JP15635484A
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Tadashi Sato
忠 佐藤
Kokichi Ohata
大畠 耕吉
Yasunori Ono
康則 大野
Tomoe Kurosawa
黒沢 巴
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J27/00Ion beam tubes
    • H01J27/02Ion sources; Ion guns
    • H01J27/022Details

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Plasma Technology (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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、核融合装置の中性粒子入射装置やイオンミリ
ング装置に好適な大口径イオン源に関する。
〔発明の背景〕
従来の大出力の大口径イオン源は、例えば、proce
edings  of  the  Internat
ional  工onEngineering (:o
ngress 、 5ept 、 1983におけ;6
 S、■5hida等による@production 
of DCAmpere ■on Beam’、y、□
hara による”DEVELOPMENT  OF 
 THE  NEUTRALBEAM INJECTO
FL FORJT−60″やに、Mat!!uda及び
Y、5uzukiによる′″USEOF  HIGHC
URREN丁 ION  BEAM ”等に示されてい
るように、第3図の工すな構造をしている。
第3図においてアーク室10を形成している容器12は
、内部にフィラメント用電流導入端子14tl−介して
設けたフィラメント16を有しており、容器12の周囲
に永久磁石16が複数配設しである。容器12の一端部
は開口部18となっており、この開口部18の前方にプ
ラズマ電極20が配設しである。プラズマ電極20は、
イオンビーム引出し電極系の一部をなし、容器12のフ
ランジ部22に絶縁スペーサ24を介して設けた電極用
真空フランジ26に支持されている。又、プラズマ電極
20の前方には、サプレッサ電極28、引出し電極30
が設けてめシ、これらサプレッサ電極28ヒ引出し電極
30とは、電極用真空フランジ26に絶縁フランジ32
を介して設けである電極固定フランジ34に取付けであ
る。
上記のごとく構成しである従来の大口径イオン源におい
ては、プラズマ電極20が電極用真空フランジ26に固
着された構造をしているため、アーク室10と真空フラ
ンジ26との間を絶縁するために、大口径の絶縁スペー
サ24、及び容器12、真空フランジ26、絶縁スペー
サ24を一体化するための図示しない絶縁ボルトが必要
であり、構造が複雑となる問題点があった。又、絶縁ス
ペーサ24は、イオンを引出すアークの電力効率?悪化
させないため、プラズマ電極20をアーク室10に近く
配置する必要があり、厚さ155m程度以下のセラミツ
・クス等の絶縁物による薄板を使用する必要があった。
このため、絶縁スペーサ24は、機械的強度に制約され
、イオン源が大口径になるほど真空フランジ26をしめ
つける時の応力の不均等にエリこわれやすく、イオン源
の大口径化が困難となる問題点があった。
〔発明の目的〕
本発明は、大口径の絶縁スカー?ヲ必要とすることがな
い大口径イオン源を提供することを目的とする。
〔発明の概要〕
本発明は、アーク室に対抗しているプラズマ電極を含む
イオンビーム引出し電極系を、アーク室を真空容器に固
定する固定フランジと絶縁フランジとの間に設けた電極
固定フランジに取付け、イオンビーム引出し電極系の各
電極間を柱状のような絶縁スペーサにより所定の値に保
ち、しかも絶縁フランジの内径をアーク室の内径より大
きくすると共に、アーク室に対抗しているプラズマ電極
をアーク室の内径より大きくし、大口径の絶縁スペーサ
を用いなくてもすむようにすると共に、アーク室からの
プラズマのリークを少なく出来るように構成したもので
ある。
〔発明の実施例〕
本発明に係る大口径イオン源の好ましい実施例を、添付
図面に従って詳説する。なお、前記従来技術において説
明した部分に対厄する部分については、同一の符号を付
し、その説明を省略する。
第1図は本発明に係る大口径イオン源の実施例の一部を
断面にした構造図である。第1図において、フィラメン
ト16に電流を導くフィラメント用電流導入端子14は
、アーク室10’t−形成している容器12の上部に設
けである。このアーク室10t−形成している容器12
の内面は、アノード電極となっており、この容器12の
周囲に永久磁石16’におおつて冷却水ジャケット40
が設けである。
アーク室lOの開口部に近く配設しであるイオンビーム
引出し電極系42は、プラズマ電極20、サプレッサ電
極28と引出し電極30とから構成されている。プラズ
マ電極20は、冷却管42を流れる冷却水にニジ冷却さ
れており、この冷却管42がリード線の役目をなし、容
器12のフランジ部22に設けた電流導入端子44t−
介して、図示しない外部電源に接続しである。又、プラ
ズマ電極20は、電極固定フランジ34に固定してろる
電極支持台46に、例えば柱状をなす絶縁スペーサ48
を介して固定されている。電極支持台46には、さらに
サプレッサ電極28と引出し電極30とが固定しである
。これらイオンビーム引出し電極系を構成しているプラ
ズマ電極20.サプレッサ電極28、引出し電極30の
それぞれの間隔は、絶縁スペーサ48.50に、Cりあ
らかじめ定めた値に正確に保持される。
電極支持台46が固定しである電極固定フランジ34は
、絶縁フランジ32により容器12のフランジ部22に
対し所定の間隔をもって配置され、絶縁ボルト52に工
りフランジ部22に固定される。絶縁フランジ32の内
径は、アーク室Noの内径より大きくなっており、又、
プラズマ電極2.0もアーク室10の内径より大きくな
っている。
引出し電極30は、電極支持台46、電極固定フランジ
34を介して設置されており水冷管54により冷却され
る。サプレッサ電極28は、リード線の役をなす水冷管
56により冷却されており、電流導入端子58を介して
図示しない電源に接続されている。アーク室10t−構
成している容器12は、第1図の下部に示した固定フラ
ンジ60により、真空容器62のフランジ部64に固定
される。
上記のごとく構成したイオン源は、カソードであるフィ
ラメント16とアノードである容器12との間にアーク
放電を発生させ、フィラメント16からの熱電子を利用
してガス導入口38からアーク室lO内に導いたガスを
プラズマ化する。
アーク室lO内において発生したプラズマは、容器12
の周囲に配設した多数の永久磁石16゜36にエリとじ
込められる。多数の永久磁石16゜36は磁極が容器1
2に面しており、N極と8極とが交互に配置され、容器
12内に多数のカスプ磁界を作り、プラズマを効率よく
とじ込めるようになっている。そして、冷却水ジャケラ
)40内に冷却水を供給することにより、容器工2の過
度な温度上昇全防止している。
プラズマ電極20.サプレッサ電極28、引出し電極3
0は、それぞれイオンビームを引出すための小孔が多数
設けられており、発散の小さい良17ffiイオンビー
ムを得ることができるようにナラている。プラズマ電極
20と容器12との間の電位差は、アーク電位でおる1
00V程度であるため、電流機、入端子44に小型で簡
単なものを使用することができる。
この工うに本実施例においては、イオンビーム引出し電
極系42ケ、真空容器62と同じ電位の電極固定フラン
ジ34に固定したため、大口径の絶縁用フランジとして
は、絶縁フランジ32のみを使用すればよく、絶縁構成
が簡単となる。又、アーク室lOの容器12がアノード
電極を兼用しているため、アーク室lOの構造が簡単と
なり、プラズマを永久磁石1.6.36によりとじ込め
ているため、アークを作る電源がフィラメント用とアー
ク用の二種類のみと少なくなる。一方、プラズマ電極2
0の最外径がアーク室10の容器12の内径↓シ大きく
しであるため、不要なイオンの引出しt防止でき、加速
電源の増大、及びプラズマ電極20の外側よりプラズマ
がリークし、サプルツ?電極28等にイオンが衝突する
事により生ずる加熱を防止する事が出来る。そして、電
極支持台46が設置されているため、真空容器62側か
らのゴミ及び逆流電子を防止する事ができる。
第2図は、加速電圧が500〜100OV程度において
使用する、イオンミリング装置用の大口径イオン源のイ
オンビーム引出し電極系の実施例の構造?示したもので
ある。
第2図においてプラズマ電極20とサプレッサ蹴極28
との間隙、サプレッサ電極28と引出し電極30との間
隙は、それぞれ絶縁スペーサ66゜68により一定に保
たれている。そして、プラズマ電極20、サプレッサ電
極28、引出し電極30と絶縁スペーサ66.68とは
、これらを貫通する絶縁ネジ70により絶縁支持台72
に固定しである。このような構造にすることにエリ、絶
線構造を簡単に出来るとともに、イオンビーム引出し電
極系42の組立を簡単に行う事ができる。
〔発明の効果〕
以上説明しfcように、本発明によれば、イオンと一ム
引出し電極系のアーク室に対抗しているプラズマ電極を
、電極固定フランジに支持する事により、従来必要とし
ていた大口径の絶縁スペーサをなくす事ができる。
【図面の簡単な説明】
第1Nは本発明に係る大口径イオン源の実施例の一部を
断面とした構造図、第2図はイオンミリング装置用イオ
ンビーム引出し電極系の取付は構造の実施例を示す断面
図、第3図は従来の大口径イオン源の構造を示す断面図
である。 lO・・・アーク室、12・・・容器、16・・・フィ
ラメント、17,36・・・永久磁石、20−◆・プラ
ズマ電極、28・・・サプレッサ電極、30・・・引出
し電極、32・・・絶縁フランジ、34・・・電極固定
フランジ、38・・・ガス導入口、42・・・イオンビ
ーム引出し電極系、46・・・電極岐、肴台、48,5
0,66.68・・・絶縁スペンサー、60・・・固定
フランジ、62・・・真空容器。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、内部に放電用電極が配設され、一端側が開口してい
    るアーク室と、このアーク室に設けたガス導入口と、前
    記アーク室の開口部に設けた複数の電極からなるイオン
    ビーム引出し電極系と、このイオンビーム引出し電極系
    の各電極に形成したイオンビームを引出す多数の小孔と
    、前記アーク室の開口部前方に設けた前記アーク室を真
    空容器に取り付ける固定フランジと、この固定フランジ
    と前記アーク室との間に介在させた絶縁フランジとを有
    する大口径イオン源において、前記イオンビーム引出し
    電極系を前記絶縁フランジと前記固定フランジとの間に
    設けた電極固定フランジに取り付け、絶縁スペーサによ
    り各電極間隔を所定の値に保持するとともに、前記絶縁
    フランジの内径を前記アーク室の開口部より大きくし、
    前記イオンビーム引出し電極系の前記アーク室に対向し
    た電極を、前記アーク室の開口部より大きくしたことを
    特徴とする大口径イオン源。 2、前記放電用電極はカソード電極であり、前記アーク
    室の内壁はアノード電極であることを特徴とする特許請
    求の範囲第1項に記載の大口径イオン源。 3、前記アーク室は、周囲にプラズマ閉じ込め用の複数
    の永久磁石を有していることを特徴とする特許請求の範
    囲第1項又は第2項に記載の大口径イオン源。 4、前記電極固定フランジは、前記真空容器と同電位で
    あることを特徴とする特許請求の範囲第1項〜第3項の
    いずれか1項に記載の大口径イオン源。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US5017835A (en) * 1987-03-18 1991-05-21 Hans Oechsner High-frequency ion source
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US7495241B2 (en) 2004-02-26 2009-02-24 Tdk Corporation Ion beam irradiation apparatus and insulating spacer for the same
JP2010520585A (ja) * 2007-03-02 2010-06-10 ノルディコ テクニカル サーヴィシズ リミテッド 装置

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