JPS62229641A - 電子サイクロトロン共振イオン源 - 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】 ［産業上の利用分野１ 本発明は、電磁波同軸注入による電子サイクロトロン共
振イオン源、特に多価荷電イオンを生産するイオン源に
関する。

この種のイオン源は、その生産するイオンの運動エネル
ギーの様々な値に応じて、イオン注入、マイクロエツチ
ングの分野に、特に化学並に医学分野に使用される粒子
加速器内に広く応用される。

［従来の技術］ 電子サイクロトロン共振イオン源において、イオンは超
高周波空洞などの密閉容器内において、電子サイクロト
ロン共振によって高速に加速された電子を使用して一種
類又は二種類以上の金属蒸気又はガスを含むガス状媒体
を電離することによって得られる。

電子サイクロトロン共振は、密閉容器内に注入される高
周波電磁界とこの密閉容器内に作られる軸対称磁界の組
合せ作用を通して、得られる。この軸対称磁界の大きさ
は容器の中心からその端に向けて増大し、特にこの磁界
は電子サイクロトロン共振条件Ｂｆ２πｍ／ｅを満足す
る大きさＢｒを有し、ここにｅは電子の電荷、而はその
質量、またはずはこの電磁界の周波数を表す。この軸対
称磁界は、この容器を取り囲むソレノイド又は磁気コイ
ルによって、一般に、発生される。

この型式のイオン源においては、一方での電離されるガ
ス媒体に含まれる中性原子への電子の衝突によるイオン
の生成と、他方での形成されたイオンと中性原子の衝突
中に再結合によるこれらイオンの崩壊とい′う、二つの
過程の競合の結果、ある量のイオンが生産される。この
中性原子は、未だ電離されない原子から、又は容器の壁
へのイオンの衝突によって生産される。

生産されたイオンの崩壊を最少化するために、これらの
イオンは、中性原子の電離に使用される電子と共に、容
器内に閉じ込められ、これによってイオンと電子が容器
壁に衝突するのを減少させる。この目的のために、この
容器内に半径方向磁界が形成され、これが軸方向磁界に
重畳される。

重畳されたこれらの磁界は、容器内にその壁と接触する
ことのない少くとも一つの閉じた「等磁界」面を規定す
る。この面は、磁界の大きさが同じ値を有する点の位置
を表現する。

半径方向磁界は、特に、容器のまわりに対称に配置され
たかつ各々が数個の結合された要素磁石を含む磁化され
た棒によって発生される。

第１ａ図および第１ｂ図は、本願と同一の出願により１
９８３年１０月１７日に出願された仏国特許出願ＦＲ−
Ａ−２５５３５７４に記載の、既知の電子サイクロトロ
ン共振イオン源の例を線図的に表示する。このイオン源
は容器２を含みこの容器内に高真空が生成されており、
この容器は共振空洞を含み、この空洞は高周波電磁界に
よって励振される。この高周波電磁界は、電源６で以っ
て電流を供給されるクライストロンなどのような電磁波
発生器によって発生される。この電磁界は、金属ダクト
などのような、導波管４によって容器２内に導入される
。

このイオン源は、鎖線で囲われた装置１０を含み、この
装置によって容器２内に軸方向磁界と半径方向磁界が形
成される。これらの磁界によって閉じた等磁界面１１が
形成される。

ガスを電離するために、ガスが導入ダクト８によって容
器２内に導入される。軸方向磁界と電磁界の組み合わせ
によって容器に導入されたガスを高度に電離することが
可能になる。生産された電子は、次いで、電子サイクロ
トロン共振によって強く加速される結果、等磁界面１１
に閉じ込められた熱電子プラズマを生成する。

イオンが固体、特に金属試料１２から生産される場合、
試料は容器２内においてその等磁界面１１の近くの支持
体１４に固定される。固体試料１２は、まず蒸発させら
れ、得られたその蒸気が、ガスの場合におけるように、
電離される。これまでに説明したように、熱電子プラズ
マは等磁界面１１内に生成される。

固体試料の蒸発は、熱電子プラズマと試料との相互作用
に因って起こる。蒸発反応の開始の際、必要な熱電子プ
ラズマは、ダクト８によって容器２内に導入されるガス
を電離することによって生成される。このガスが専用的
に注入されることによって蒸発反応を開始させ、次いで
、蒸発反応を維持するに必要な熱雷子プラズマがこの場
合、固体試料から得られる。

いかなる型式の試料が使用されようと、容器内に生産さ
れたイオンは、たとえば、回転電極１６と容器１２との
間に生じた電位差によって発生された抽出電界によって
容器から抽出され、電極１６と容器２は電源１７に接続
されている。

一定強度のイオン電流を得るために、イオン電流は制御
兼調整装置によって調整される。

第１ａ図及び第１ｂ図は、この抽出イオン電流制御兼調
整装置の実施例を示し、この装置は電界及び／又は磁界
を使用して容器２からのイオンの分析装置１８を含む。

この制御兼調整装置は、また、固体試料１２の支持体１
４に棒２２を介して接続された電動機２０を含み、これ
によって、固体試料が等電界面１１に閉じ込められてい
るプラズマを最適にさえぎるように、試料を低速で移動
させる。固体試料１２が容器２内に深くそう人されるほ
ど、試料の温度及び蒸発度が高くなる。

この制御兼調整装置は、また、電源６に接続されたパル
ス発生器２４を含む。そのサイクル、すなわち、パルス
持続時間とパルス周期との比を調節することによって、
このパルス発生器は電磁波発生器３に給電する電源６を
制御する。したがって、その電磁界の平均電力の制御は
、電磁波発生器をパルス駆動することによって行われる
。

さらに、容器２からの抽出イオン電流を調整するには、
容器内の全圧力が一定に保たれなければならない。全圧
力測定装＠２８が容器２に接続されており、これは圧力
ゲージなどであり、適当な装置を経由して、ガス導入ダ
クトに接続されている弁２６を確実に動作するようにし
、これによって容器内の全圧力を一定に維持する。前記
適当な装置には、第１ａ図に示されるように、比較器３
０、又は、第１ｂ図に示されるように、マイクロプロセ
ッサ３２が用いられる。

比較器３０は容器の全圧力測定装置２８と弁２６とに接
続され、基準電圧がこの比較器に印加される。

マイクロプロセッサ３２は、抽出イオン電流測定装置３
４、容器の全圧力測定装置２８、弁２６、電導機２０及
び、パルス発生器２４に接続される。

これによって、マイクロプロセッサ３２は、イオン電流
の自動調整を可能とする。

第２ａ図及び第２ｂ図は、線図的に既知の装置を示し、
この装置は磁気遮へい構造体を通して多価荷電イオンを
生産可能である。この遮へい構造体は、容器１内の電子
サイクロトロン共振有効容積のみを磁化可能である。第
２ａ図及び第２ｂ図に示されている装置は、本願と同一
の出願人により１９８４年８月１７日に出願されたヨー
ロッパ出願ＥＰ−Ａ−０１３８６４２に記載されている
。

この装置は、強磁性材料円筒３７の内壁に固定された永
久磁石３５、円筒３７の両側に配置されたコイル３９及
び磁気遮へい構造体４１を含む。

材料４３は、円筒３７を遮へい構造体４１から磁気的に
絶縁する。

円筒３７の円形断面に従って分布された永久磁石３５は
（第２ａ図）、４極、６極、８極等（第２ｂ図）をとる
ことができる。これらの永久磁石は多極半径方向磁界４
５を発生し、一方コイル３９は軸方向磁界４９を発生す
る。これら二つの磁界の重畳が閉じた等磁界面１１を生
成する。

このような既知の装置は、磁気遮へいされた不透明なイ
オン源を提供し、その磁界軸５０はコイル３９及び円筒
３７のそれと一致する。この磁界軸５０は、また、装置
の縦軸であって、遮へい構造体４１に設けられた二つの
開口５１．５３を通して同構造体を縦断することによっ
て、一方で容器からのイオン抽出を、他方で電磁波の導
入及び試料の容器１内への導入を可能にする。

［発明が解決しようとする問題点］ 電磁波の容器内への軸方向注入は、いくつかの問題を生
じる。すなわち、軸方向開口５３と同じレベルにある容
器１の上流に磁界が存在しない。

この磁界の欠除のために、電磁波を容器１に向けて容易
に案内することができない、すなわち、比較的一様な磁
界内の容器に電磁波が導入される第１ａ図及び第１ｂ図
の場合のように′はゆかない。

さらに、磁気遮へい構造体内に配置された軸方向開口５
３において、電磁波は共振領域を通過しなければならず
、共振領域においては磁界の弾性係数が零値から最大値
へと急激に遷移する。

さらに、電磁波が軸方向導入される結果、容器１の縦軸
５ｏは他に使用可能でなくなる。したがって、第１図に
関連して説明されたように、イオン源をその抽出イオン
電流制御兼調整装置と直接的に接続することは、このイ
オン源の場合できない。

［問題点を解決するための手段］ したがって、本発明の目的は、遷移空洞及び１群のダク
トを備え、電磁波を容器に向けて案内しかつこれを容器
内にその縦軸に沿って注入する一方、その縦軸をさらに
他に使用可能に残しておくことを可能にする、同軸注入
イオン源を提供することにある。

［作用１ 本発明は、さらに特に、次のような電子サイクロトロン
共振イオン源に関する、すなわち、このイオン源は、縦
軸とこの軸に従った方向をとる互に反対側の第１開口と
第２開口とを有する容器を含み、この容器はまた試料か
ら電子サイクロトロン共振によって生産されたイオンと
電子のプラズマを含み、この容器の第１開口は容器から
のイオン抽出装置に接続され、その第２開口は試料及び
電磁波発生器によって発生された高周波電磁波の導入を
可能とし、また外部磁気遮へい構造体が容器を取り囲み
かつ容器内に半径方向磁界と軸方向磁界を発生し、これ
らの磁界が容器内に前記プラズマを閉じ込め、またこの
イオン源において、容器の縦軸に従った方向をとる互に
反対側の第１開口と第２開口を有し真空生成装置に接続
された遷移空洞を含み、この空洞の第１開口と容器の第
２開口は導電性第１ダクトによって接続され、空洞の第
２開口と容器の第２開口は第２ダクトによって接続され
、第２ダクトは少くとも部分的に導電性であってかつ空
洞と第１ダクトとを縦断し、電磁波発生装置は導波管に
よって空洞に接続され、電磁波に透過性の真空封止窓が
空洞と導波管との間に置かれ、導波管は大気圧の下にあ
る。

本発明による遷移空洞は、任意の形状を有し、特に正六
面体をとることができる。この場合、電磁波は空洞に横
方向から導入し、空洞の縦側は第１ダクトと第２ダクト
とによって容器に接続される。

空洞の第１開口、第２開口は、それぞれ、第１ダクト、
第２ダクトの断面寸法を有する。空洞の窓は、好適には
ＢｅＯで作られるが、しかし、Ａｌ２Ｏ３のような他の
材料も使用することも可能である。

本発明の実施例によれば、試料がガス状の場合、この試
料は空洞の第２開口から第２ダクトによって容器内に導
入される。

有利上、試料がガス状の場合、容器の第２開口に近い方
の第２ダクトの一端が、その一端の少くとも磁気遮へい
構造体に面する部分において、電磁波に対して透明であ
る。

第２ダクトのこの透明部分は、たとえば、１２ダク１〜
の長さよりも短い長さを有するダクトに、たとえばＡｌ
２Ｏ３製の透明ダクトを取り付けることによって作られ
る。

本発明の構造上の変形実施例によれば、試料が固体の場
合、この試料は第２ダクトを少くとも縦断する棒の形に
おいて容器内に導入される。

棒は、フィラメント状試料又はバーの両方を意味するも
のと理解されたい。この棒は、金属製でその金属イオン
の生産に供されるか、又は誘電体製いずれであってもよ
い。したがって、たとえば、Ａ　１２０３　、Ｓ　ｆ　
Ｏ２、Ｃａ　Ｆ　２などのような誘電体製試料の場合、
それぞれＡＩ、Ｓｌ、Ｃａイオンが生産される。

棒の長さは規定されず、また長さによって長期電離サイ
クル用に当てられる重要な試料を構成することができる
。しかしながら、棒は、好適には、第２ダクトの長さを
越える長さを有し、これによって棒が容器に入り込むこ
とができまた容器内に位置決めされることができるよう
にする。

本発明のイオン源の実施例によれば、イオン源は抽出イ
オン電流制御兼調整装置を含む。

試料がガス状の場合、抽出イオン電流制御兼調整装置は
、第２ダクトに導入されるガスのガス流速変調装置、す
なわち、ガス導入ダクトに関連する弁など及びこのガス
流速変１装置の制御装置を含む。

本発明の変形実施例によれば、抽出イオン電流制御兼調
整装置は、試料が固体のとき、固体試料を容器の縦軸上
に位置決めする装置を含む。

弁制御装置は、容器の全圧力測定装置と関連する、たと
えば、比較器又はマイクロプロセッサを含む。さらに、
固体試料の容器内位置決め装置は電動機を含み、電動機
は前記マイクロプロセッサによって制御される。後者は
、また、電磁界発生器の制御に使用される。

本発明のイオン源の他の実施例によれば、イオン源は、
遷移空洞の内部容積調整装置を含む。好適には、この容
積調整装置は遷移空洞内に形成される第３開口内に配置
されたピストンを含む。

ピストンの位置は、このイオン源をイオン生産に使用す
るに先立って、調整される。このピストンは、遷移空洞
内の真空容積が第１ダクトと第２ダクトによるプラズマ
を含む容器へのＩＩ波の伝送を最大にするように位置決
めされる。これらの電磁波は、次いで、第１ダクトと第
２ダクトそれぞれの内壁と外壁によって同軸モードに従
って容器内のプラズマまで案内される。

好適には、空洞、第１ダクト及び第２ダクトの少くとも
一部分は、銅で作られる。しかしながら、明かなように
、アルミニウム合金又はステンレス鋼などのような他の
非磁性導電材料もまた電磁波案内用に適している。これ
らの電磁波は、一般に、約１ｄｍの短い距離にわたって
案内される。

有利上、周波数１０ＧＨＺの電磁波に対しては、第１ダ
クトの内径と第２ダクトの外径との比は、３から５の間
である。たとえば、第１ダクトは２５祠の内径と３Ｃ）
ｗの外径を有し、また第２ダクトは４ｍの内径と６ＩＩ
ｒＩＲの外径を有する。これら二つのダクトは、約８５
Ωの特性インピーダンスを持つ同軸線を提供する。

本発明のさらに他の実施例によれば、第１ダクトの外径
は、イオン源の磁気遮へい構造体の厚さと同じ程度の寸
法である。これによって、簡単な外部磁気遮へい構造体
によって有効な磁気遮へいを行うことができる。

［実施例］ 本発明を付図を参照してさらに詳細に以下に説明する。

先行技術と共通でありかつ第１ａ図、第１ｂ図及び第２
ａ図、第２ｂ図に関連してすでに説明された第３図及び
第４図の要素は、第１ａ図、第１ｂ図及び第２ａ図、第
２ｂ図におけると同じ参照番号が付けてあり、これらに
ついて再び説明しないことにする。

第３図の容器１は、第２ｂ図に関連して説明されたもの
であり、この容器内に半径方向磁界４５と軸方向磁界４
９とが存在する。この容器は、第２ｂ図に関連して説明
されたものと同じ型式の磁気遮へい構造体によって取り
囲まれている。

第３図に示されたイオン源は、また、第１ダクト６３及
び第２ダクト６５によって容器１の開口５３に接続され
ている遷移空洞６ｏを含む。第３図に示されるように、
この空洞は、たとえば、金ｍ製正六面体で実現される。

この正六面体の、容器１の縦軸５０に垂直な二つの面、
並びに同正六面体の側面のうちの三つの側面には、それ
ぞれ開口６４．６６．６７．６８、及び６９が設けられ
ている。

ダクト６３は、空洞６０の開口６４を容器１の開口５３
に接続する。これら二つの開口６４．５３は、ダクト６
３の断面の寸法を有する。さらに、ダクト６５は、空洞
６ｏの開口６６を容器の開口５３に接続する。ダクト６
５は空洞６ｏ及びダクト６３を通り扱ける。空洞６０の
開口は、ダクト６５の断面の寸法を有する。

空洞の側面開口の一つ６８は、金属ダクトのような、導
波管５によって、先に説明された高周波電磁波発生器に
接続される。高周波電磁波に透明な真空封止窓７２は空
洞と導波管との間にそう人され、後者は大気圧下に置か
れる。発生器３は、電源６によって給電さ・れる。

空洞の他の側面開口６７は、たとえばピストンを含む、
空洞内部容積調整装置に接続され、また空洞の第３の１
ｌＩｌ１面開ロ６９は、たとえば、５０１／Ｓの、ター
ボ分子排気ポンプのような、真空生成装置７７に接続さ
れる。

これらの異なる開口６４．６６．６７．６８．６９は、
たとえば、金属塊片に直交３軸に沿って穴あけを施すこ
とによって形成される。開口の寸法間の調節は穴あけ中
に行われ、かつ必要な開口寸法は、たとえば、この金属
塊片の穴あけ面に密着固定された金属板７９によって実
施される。

１０Ｇｔｌｚの電磁波に対しては、たとえば、３０Ｍの
外径と２５＃の内径を持つダクト６３並びに６Ｎｎの外
径と４ｓの内径を持つダクト６５が使用される。空洞の
開口６４．６６は、したがって、板７９によって調節さ
れ、その結果、これらのダクトに整合した開口が得られ
る。

これら二つのダクトの直径比によって、これらのダクト
は約８５Ωの特性インピーダンスを持つ同軸線と考えら
れることができる。さらに、二つのダクト間の空間は、
真空生成装置７７によるこの空間の都合のよい排気を実
施可能にする。

さらに、イオン源の使用に先立って、ピストン７５の位
置が調整されることによって空洞６０の全内部容積及び
同軸線を使用電磁波に同調させ、その結果、反射波が最
少になるようにする。反射波は、電磁波発生器へ帰る波
である。

これらの内部容積が電磁波の周波数に同調させられてい
るとき、空洞に注入される’；’ａｍ波のほとんど全部
がプラズマを含む容器１へ伝送され、次いで、容器１の
等磁界面１１内に吸収される。

固体試料からイオンを生産したい場合、固体試料は棒８
０の形でダクト６５内に導入される。容器１内に配置さ
れた棒の端８１は、等磁界面１１の近くに位置決めされ
る。

さらに、ガスから、特に固体試料の蒸発反応から出発し
て、イオンを生産したい場合、このガスは、たとえば、
空洞開口６６に接続されたダクト８５及びダクト８５に
横方向に接続されたダクト８によって、ダクト６５内に
導入される。ダクト８５の空洞開口６６に関して反対側
の端は、軸５０を使用可能にするために閉じられている
。

本発明によるイオン源の縦軸が試料導入開口６６の近く
において自由に残されているために、第１ａ図及び第１
ｂ図について説明された型式の抽出イオン電流制御兼調
整装置をこの軸に関連させることが可能である。

第３図は、第１ｂ図に関して説明された制御兼調整装置
の実施例を示し、この装置はマイクロプロセッサ３２を
含み、後者は抽出イオン電流測定装置３４、容器の全圧
力測定装置２８、ガス導入ダクト８に接続された弁２６
、棒８０の端８２に接続された電動機２０、及び電磁波
発生器３の電源６に接続されたパルス発生器２４に接続
されている。ダクト８５が空洞開口６６記接続されてい
る場合、棒の端８２はダクト８５を縦断することによっ
て、電ｌＩ機２０に接続されている。

第４図は、本発明によるイオン源の構造上の変形実施例
であって、ガスからイオン生産を可能にする。ここにま
た、本発明によるイオン源に関連して第１ａ図について
説明された抽出イオン電流制御兼調整装置の他の実施例
を見ることができる。

第４図において、棒８０及びこの棒を容器内で位置決め
可能にする電動！ｆｉ２０は示されていない。

加えて、第２ダクト６５ａ、６５ｂは、磁気遮へい構造
体４１に面する容器開口５３の近い方において電磁波に
透明な端６５ａによって、第３図に示されたイオン源の
それと異なる。この端の材料は、高周波Ｎ磁波に透明で
あって、たとえば、Ａｊ！２０３である。端６５ａは、
全体的に透明管の形を呈し、第３図に示されたダクト６
５と同じ型式であるが、しかしこれよりも短いダクト６
５ｂに取り付けられる。

第２ダクト内に導入されるガスの予−電離は、このダク
トの透明な端６５ａの内部容積内で行われる。したがっ
て、この容積内にはコイルからの軸方向磁界、Ｗｉｔ界
、及び高ガス圧が存在する。

電磁界は、第１ダクト６３と第２ダクトの非透明部分６
５ｂとの間に案内されかつ第２ダクトの端６５ａによっ
て伝送される電磁波から生じる。したがって、電子サイ
クロトロン共振は、第２ダクトの端６５ａ内の、高ガス
圧が存在する容積内で、行われる。端６５　ａ内の電子
サイクロトロンによって生成されるプラズマの濃度が高
いほど、１ｉｌｉｌ波の同軸案内が良好に行われ、高濃
度のプラズマ線路までが導電性になる。さらに、このプ
ラズマ線路は、第２ダクトの端６５ａと同じ外径を有す
る。この結果、同軸線の特性インピーダンスは、変調さ
れない。これによって、電磁波の反射が防止される。

したがって、電磁波に透明なこの端は自動調整子−電離
段を構成し、この段では電磁波の過剰入射電力が等磁界
面１１内に配置された電子サイクロトロン共振へ反射さ
れることなく伝送される。

この図に示されている抽出イオン電流制御兼調整装置は
比較＠３０を含み、この比較器は一方で容器の全圧力測
定装置２８に接続され、他方でガス導入ダクト８に接続
されている弁２６に接続されており、基準電圧Ｒがこの
比較器に印加される。

この制御兼調整装置は、また、電磁波発生器３の電源６
に接続されたパルス発生器２４を含む。

明かに、第３図及び第４図に示される抽出イオン電流制
御兼調整装置は、本発明によるイオン源の二つの実施例
のいずれにも適用可能である。

第４図に示された抽出イオン電流制御兼調整装置が固体
試料８０から生産されるイオン源に適用される場合、手
動調整電動１！！２０がこの試料に接続される。

空洞６０．金属板７９及びダクト６３．６５、６５ｂは
、好適には銅で作られる、しかし、他の導電材料を使用
可能であることは明かである。さらに、窓７２は真空封
止性かつ高周波電磁波に透明な材料で作られるが、この
材料はＢｅＯ又はＡｌ２Ｏ３である。

［発明の効果］ 本発明によるイオン源は、以下に挙げるいくつかの特有
の利点を有する。

第１ダクト６３と第２ダクト６５．６５ａ、６５ｂとの
間の電磁波の同軸注入は、これらの電磁波の磁気遮へい
構造体４１からの伝搬を乱すことなく行える。したがっ
て、これらの電磁波の伝送は、無反射又はエネルギー吸
収を実質的に伴うことなく行われる。

さらに、電磁波注入に対する遷移空洞の使用は、試料導
入用第２ダクト６５、θ５ｂの端を自由に残すことを可
能とする。したがって、抽出イオン電流制御兼調整装置
を、本発明によるイオン源に接続することができる。

さらに、ダクト６３が縦断する磁気遮へい構造体の厚さ
と同じ程度の寸法の小直径のこのダクトを使用すること
によって、簡単な磁気遮へい構造を維持することができ
る。この遮へい構造の簡単性は、イオン源の高電圧分離
又は絶縁を容易にしかつイオン源の、特にその容器（容
器１は全体的にダクト６３と一体である）の容易な分解
を可能にする。したがって、イオン源の清掃が容易にな
り、それゆえ、高強度金属イオンが長期間にわたり連続
的に生産可能である（このようなイオンは一般にイオン
源を汚損する）。

さらに、任意の固体試料が、金属製の第２ダクト６５を
経由して空洞を通過する結果、ピストンの設定を乱した
り又は変調することなく、このダクトを通して容器１に
導入可能である。

本発明によるイオン源の他の利点は、いずれの磁界の外
側、したがってまたプラズマの外側に窓７２が位置する
ことである。このことは、窓７２のいかなる汚損、たと
えば、プラズマからの金属元素による汚損をも、回避す
る。

【図面の簡単な説明】

第１ａ図及び第１ｂ図は、先行技術の電子サイクロトロ
ン共振イオン源とこれに関連する抽出イオン電流制御兼
調整装置の線図、 第２ａ図及び第２ｂ図は、先行技術の多価荷電イオン生
産用電子サイクロトロン共振イオン源のそれぞれ横断面
図、縦断面図、 第３図は、本発明による固体試料用電子サイクロトロン
共振イオン源の実施例の線図、第４図は、本発明による
ガス試料用電子サイクロトロン共振イオン源の変形実施
例の線図、である。 し記号の説明］ １：　容器 ３：　高周波電磁波発生器 ５：　導波管 ６：　電源 ８：　ガス導入ダクト １１：　等磁界面 １８：　イオン分析装置 ２ｏ：　電動機 ２４：　パルス発生器 ２６：弁 ２８：　容器の全圧力測定装置 ３０：　比較器 ３２：　マイクロプロセッサ ３４：　抽出イオン電流制御兼測定装置３５：　永久磁
石 ３７：　強磁性材料円筒 ３９：　コイル ４１：　磁気遮へい構造体 ４３：　磁気的絶縁材料 ５１．５１　　容器の開口 ６０：　空洞 ６３：　第１ダクト ６４：　空洞開口 ６５．６５ａ、５５ｂ：　　第２ダクト６６〜６９：　
空洞開口 ア２：　電磁波に透明窓 ７５：　ピストン ７７：　真空生成装置 ゛　　８０：　固体試料の棒

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. （１）電子サイクロトロン共振イオン源であつて、縦軸
   と該軸に従つた方向をとり互いに反対側の第１開口と第
   ２開口とを有する容器と 前記容器を取り囲みかつ該容器内に軸方向磁界と半径方
   向磁界とを発生する外部電磁遮へい構造体と 前記容器の前記縦軸に従つた方向をとり互いに反対側の
   第１開口と第２開口を有しかつ真空生成装置に接続され
   た遷移空洞とを包含し、前記イオン源において、 前記容器は試料から電子エレクトロン共振によつて生産
   されたイオンと電子とのプラズマを含むことと、 前記容器の前記第１開口は前記容器からのイオンの抽出
   装置に接続されること及び前記容器の前記第２開口は試
   料と電磁波発生装置によつて発生された高周波電磁波と
   の導入を可能にすることと、前記磁界は前記容器内に前
   記プラズマを閉じ込めることを可能にすることと、 前記空洞の前記第１開口と前記容器の前記第２開口とは
   導電性第１ダクトによつて接続されていること及び前記
   空洞の前記第２開口と前記容器の第２開口とは少くとも
   部分的に導電性でありかつ前記空洞と前記第１ダクトと
   を縦断する第２ダクトによつて接続されていることと、 前記電磁波発生装置は導波管によつて前記空洞に接続さ
   れていることと、 前記電磁波に透明な真空封止窓が前記空洞と前記導波管
   との間に置かれていること を特徴とする前記電子サイクロトロン共振イオン源。
2. （２）特許請求の範囲第１項記載のイオン源において、
   前記試料がガス状の場合、該試料は前記空洞の前記第２
   開口から前記第２ダクトによつて前記容器に導入される
   ことを特徴とする前記イオン源。
3. （３）特許請求の範囲第１項記載のイオン源において、
   前記試料がガス状の場合、前記容器の前記第２開口に近
   い方の前記第２ダクトの一端が、前記第２ダクトの前記
   一端の少くとも前記磁気遮へい構造体に面する部分にお
   いて、前記電磁波に透明であることを特徴とする前記イ
   オン源。
4. （４）特許請求の範囲第１項記載のイオン源において、
   前記試料が固体の場合、前記試料は少くとも前記第２ダ
   クトとを縦断する棒の形において前記容器内に導入され
   ることを特徴とする前記イオン源。
5. （５）特許請求の範囲第１項記載のイオン源であつて、
   抽出イオン電流制御兼調整装置を含むことを特徴とする
   前記イオン源。
6. （６）特許請求の範囲第５項記載のイオン源において、
   試料がガス状の場合、前記抽出イオン電流制御兼調整装
   置は前記第２ダクト内に導入されるガスのガス流速変調
   装置と該ガス流速変調装置の制御装置を含むことを特徴
   とする前記イオン源。
7. （７）特許請求の範囲第５項記載のイオン源において、
   試料が固体の場合、前記抽出イオン電流制御兼調整装置
   は、前記容器の縦軸上の前記固体試料の位置決め装置を
   含むことを特徴とする前記イオン源。
8. （８）特許請求の範囲第１項記載のイオン源であつて、
   前記遷移空洞の内部容積調節装置を含むことを特徴とす
   る前記イオン源。
9. （９）特許請求の範囲第８項記載のイオン源において、
   前記遷移空洞の内部容積調整装置は前記遷移空洞内の第
   ３開口内に配置されたピストンを含むことを特徴とする
   前記イオン源。
10. （１０）特許請求の範囲第１項記載のイオン源において
    、前記遷移空洞は銅製であることを特徴のとする前記イ
    オン源。
11. （１１）特許請求の範囲第１項記載のイオン源において
    、前記第１ダクトは鋼製であることを特徴とする前記イ
    オン源。
12. （１２）特許請求の範囲第１項記載のイオン源において
    、前記第２ダクトは少くとも部分的に銅製であることを
    特徴とする前記イオン源。
13. （１３）特許請求の範囲第１項記載のイオン源において
    、電磁波が１０ＧＨ＿Ｚの周波数を有する場合、前記第
    １ダクトの内径と前記第２ダクトの外径との比は３から
    ５の範囲にあることを特徴とする前記イオン源。
14. （１４）特許請求の範囲第１項記載のイオン源において
    、前記第１ダクトの外径は前記イオン源に対する磁気遮
    へい構造体の厚さと同じ程度の寸法であることを特徴と
    する前記イオン源。