JPS6240344Y2 - - Google Patents

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JPS6240344Y2
JPS6240344Y2 JP19807781U JP19807781U JPS6240344Y2 JP S6240344 Y2 JPS6240344 Y2 JP S6240344Y2 JP 19807781 U JP19807781 U JP 19807781U JP 19807781 U JP19807781 U JP 19807781U JP S6240344 Y2 JPS6240344 Y2 JP S6240344Y2
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thermal expansion
emitter
expansion material
ion
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Description

【考案の詳細な説明】 この考案は反応性の高い液体金属よりエレクト
ロハイドロダイナミツク(EHD)によつてフイ
ールドイオンを発生させるようにしたイオン銃に
関するものである。
[Detailed description of the invention] This invention relates to an ion gun that generates field ions from a highly reactive liquid metal using electrohydrodynamics (EHD).

イオンマイクロアナライザーなどにおけるイオ
ンビームを発生させるイオン銃としては、液体金
属よりEHDによりフイールドイオンを発生させ
るものが提案されている。この種のイオン銃にお
いては、特にセシウム等のように空気または空気
中の水分等との反応性が高く、空気中において非
常に取扱いにくい液体金属をイオン種として用い
た場合、この液体金属を空気等と反応させること
なくイオン銃内に安全に導入することが必要であ
る。上記のような反応性金属は真空排気された状
態でガラス製アンプルに封入されたものが使用さ
れているが、従来の装置には安全に空気等と反応
させることなく反応性金属を装填できるものはな
かつた。
As an ion gun for generating an ion beam in an ion microanalyzer, etc., an ion gun that generates field ions using EHD rather than liquid metal has been proposed. In this type of ion gun, when a liquid metal such as cesium is highly reactive with air or moisture in the air and is extremely difficult to handle in the air, it is difficult to use the liquid metal as the ion species. It is necessary to safely introduce the ion gun into the ion gun without causing any reaction with other substances. The reactive metals mentioned above are used in a vacuum-evacuated state sealed in glass ampoules, but conventional equipment can safely load reactive metals without reacting with air, etc. I stopped talking.

この考案は、以上のような点に鑑みてなされた
もので、アンプル収納空間に収容されたアンプル
に真空下で圧壊するための熱膨張材を設け、外部
から熱を与えることにより熱膨張材を膨張させア
ンプルを押圧して破壊し、空気と接触させること
なく反応性金属をイオン銃に装填し、安全かつ安
定してフイールドイオンを発生させるイオン銃を
提供することを目的としている。
This idea was made in view of the above points.The ampoule stored in the ampoule storage space is provided with a thermal expansion material for crushing under vacuum, and the thermal expansion material is expanded by applying heat from the outside. The purpose of the present invention is to provide an ion gun that expands and presses an ampoule to break it, loads a reactive metal into the ion gun without contacting it with air, and safely and stably generates field ions.

本考案は反応性金属のアンプルを収納し、かつ
該金属のリザーバ部に連通する真空排気された収
納空間と、前記アンプルを圧壊するための熱膨張
材と、熱膨張材を加熱する手段を具備したことを
特徴とするイオン銃である。
The present invention includes an evacuated storage space for storing an ampoule of reactive metal and communicating with a reservoir portion of the metal, a thermal expansion material for crushing the ampoule, and a means for heating the thermal expansion material. This is an ion gun that is characterized by the following.

以下本考案を図面により説明する。第1図はこ
の考案の一実施例によるイオン源を示す垂直断面
図、第2図はその部分拡大図、第3図は作動状態
を示す部分拡大図である。
The present invention will be explained below with reference to the drawings. FIG. 1 is a vertical sectional view showing an ion source according to an embodiment of the invention, FIG. 2 is a partially enlarged view thereof, and FIG. 3 is a partially enlarged view showing the operating state.

図面において1はキヤピラリー/ニードル型の
EHDエミツター部で、その詳細は第2図に示す
ように、液体金属2のリザーバを形成するキヤピ
ラリー1aおよび、このキヤピラリー1aの基部
1bにスポツト溶接され、かつキヤピラリー1a
の先端との間に間隙1cを形成してキヤピラリー
外に突出するタングステン製のニードル1dから
なる。
In the drawing, 1 is a capillary/needle type
As shown in FIG. 2, the details of the EHD emitter section include a capillary 1a forming a reservoir for liquid metal 2, a capillary 1a that is spot-welded to the base 1b of this capillary 1a, and
It consists of a tungsten needle 1d that projects outside the capillary with a gap 1c formed between it and the tip of the capillary.

エミツター部1はエミツター固定材3の下端部
に固定されており、エミツター固定材3はアンプ
ルホルダー4の下端部に固定されている。エミツ
ター固定材3には熱膨張材6が熱膨張材固定金具
5を介在して熱膨張可能なかたちで取付けられて
いる。アンプル収納空間7には液体金属2を収納
したアンプル8が収納されその下端部の一端は熱
膨張材6と接触可能位置までアンプルホルダー4
より突出して収納されている。アンプルホルダー
4はキヤツプ9に固定され、キヤツプ9には高電
圧導入端子15及び反射機能を有する熱遮蔽板1
0がエミツター固定材3およびエミツター部1の
外周に間隙をもつて固定されている。該間隙には
加熱器11がエミツター固定材には接触しないで
熱遮蔽板10に保持されて設けられている。また
エミツター部1に対向して引出電極12が設けら
れ引出電極12の中央部には細孔12aが設けら
れている。さらに引出電極12に対向して接地電
極13(カソード)が設けられその中央部には細
孔13aが細孔12aおよびエミツター部1と同
軸に設けられている。
The emitter section 1 is fixed to the lower end of the emitter fixing material 3, and the emitter fixing material 3 is fixed to the lower end of the ampoule holder 4. A thermal expansion material 6 is attached to the emitter fixing member 3 with a thermal expansion material fixing fitting 5 interposed therebetween in such a manner that it can be thermally expanded. An ampoule 8 containing liquid metal 2 is stored in the ampoule storage space 7, and one end of the ampoule 8 is brought into contact with the thermal expansion material 6 by the ampoule holder 4.
It is stored more prominently. The ampoule holder 4 is fixed to a cap 9, which includes a high voltage introduction terminal 15 and a heat shielding plate 1 having a reflective function.
0 is fixed to the outer periphery of the emitter fixing member 3 and the emitter portion 1 with a gap therebetween. A heater 11 is provided in the gap and is held by the heat shield plate 10 without contacting the emitter fixing material. Further, an extraction electrode 12 is provided opposite to the emitter portion 1, and a pore 12a is provided in the center of the extraction electrode 12. Further, a ground electrode 13 (cathode) is provided opposite the extraction electrode 12, and a pore 13a is provided in the center thereof coaxially with the pore 12a and the emitter section 1.

接地電極の下側には集束レンズ、偏向系などを
含むイオンプローブ形成用の鏡筒およびイオン銃
室14を真空にするための排気ポートが設けられ
ているが図には省略されている。
A lens barrel for forming an ion probe including a focusing lens, a deflection system, etc., and an exhaust port for evacuating the ion gun chamber 14 are provided below the ground electrode, but are not shown in the figure.

以上のように構成されたイオン銃において、反
応性金属の入つたアンプル8をアンプルホルダー
4に差し込みキヤツプ9により密閉する。次に、
たとえば抵抗型のヒーターからなる加熱器11
に、加熱器電源(図示せず)より通電して加熱す
ると加熱器11の発生する輻射熱と熱遮蔽板11
よりの反射熱によりエミツター固定材3が加熱さ
れその熱は、熱膨張材固定金具5を介して熱伝導
により熱膨張材6を加熱する。加熱されたたとえ
ばバイメタルからなる熱膨張材6は、少しづつ湾
曲し始めはアンプル8の一端に接触し、さらに加
熱された熱膨張材6はアンプル8の一部に集中応
力を加えついにはアンプル8が破壊される位置ま
で湾曲する。その結果、封入されていた液体金属
2がエミツター部1のキヤピラリー1a内に充填
され第2図の状態になる。
In the ion gun constructed as described above, ampoule 8 containing a reactive metal is inserted into ampoule holder 4 and sealed with cap 9. next,
For example, a heater 11 consisting of a resistance type heater
When the heater 11 is heated by electricity from a heater power source (not shown), the radiant heat generated by the heater 11 and the heat shield plate 11 are
The emitter fixing material 3 is heated by the reflected heat from the emitter, and the heat heats the thermal expansion material 6 by thermal conduction via the thermal expansion material fixing fitting 5. The heated thermal expansion material 6 made of bimetal, for example, begins to curve little by little and comes into contact with one end of the ampoule 8, and the further heated thermal expansion material 6 applies concentrated stress to a part of the ampoule 8, and finally the ampoule 8 curves to the point where it is destroyed. As a result, the sealed liquid metal 2 is filled into the capillary 1a of the emitter section 1, resulting in the state shown in FIG.

次にイオンビームの発生は、加熱器11に通電
してエミツター部1のリザーバに充填された液体
金属を加熱するが、この場合エミツター固定材3
およびエミツター部1を別個の加熱器で加熱して
もよく、又同一の加熱器で加熱してもよい。又エ
ミツター部1のキヤピラリー1aに温度感知手段
を設けて常に一定温度になるよう加熱を行つても
良い。次にエミツター部1と引出電極12間に引
出電圧を印加し、またエミツター部1と引出電極
13の間に加速電圧印加してニードル1dの先端
に強電界を形成すると、エミツター部1のキヤピ
ラリー1aとニードル1dの間隙1cより液体金
属が静電力によつて流出し、ニードル1dの表面
からその先端に達し第3図に示すようにニードル
1dの先端にテイラーコーンと称する円錐状の突
起2aが液体金属2の表面張力と静電力とのバラ
ンスにより発生する。
Next, the ion beam is generated by energizing the heater 11 to heat the liquid metal filled in the reservoir of the emitter section 1. In this case, the emitter fixing material 3
The emitter section 1 may be heated with separate heaters, or may be heated with the same heater. Alternatively, the capillary 1a of the emitter section 1 may be provided with temperature sensing means to heat the capillary 1a so that the temperature is always constant. Next, an extraction voltage is applied between the emitter part 1 and the extraction electrode 12, and an accelerating voltage is applied between the emitter part 1 and the extraction electrode 13 to form a strong electric field at the tip of the needle 1d. The liquid metal flows out from the gap 1c of the needle 1d due to electrostatic force, reaches its tip from the surface of the needle 1d, and as shown in FIG. This occurs due to the balance between the surface tension of the metal 2 and electrostatic force.

この突起2aの先端に非常に大きな電界強度と
なり、この電界によつて金属イオンが電界蒸発し
てイオン化しイオンビーム16が得られる。引出
電極12の細孔12aを通過したイオンビーム1
6は接地電極13によつてさらに加速され、細孔
13aからイオンプローブ形成用鏡筒(図示せ
ず)に送られる。尚アンプル8に装填される液体
金属は半永久的に使用できる量とされるが操作ミ
ス等により再装填する場合はキヤツプ9を外して
前記同様な操作を行う。
A very large electric field is generated at the tip of the protrusion 2a, and the electric field evaporates and ionizes the metal ions, resulting in an ion beam 16. Ion beam 1 passing through the pore 12a of the extraction electrode 12
6 is further accelerated by the ground electrode 13 and sent through the pore 13a to an ion probe forming column (not shown). The amount of liquid metal loaded into the ampoule 8 can be used semi-permanently, but if the ampoule 8 needs to be reloaded due to an operational error, the cap 9 is removed and the same operation as described above is performed.

本考案において使用可能な反応金属としては、
セシウム、ガリウム、金、アルミニウーム、その
他の金属があげられる。又上記実施例ではキヤピ
ラリー/ニードル型のイオン銃に適用したもので
あるがニードル型、キヤピラリー型、その他の
EHDによりフイールドイオンを発生させるイオ
ン銃、更にはEHDのみならず反応性金属を使用
するイオン銃にも適用可能である。
Reactive metals that can be used in this invention include:
Examples include cesium, gallium, gold, aluminum, and other metals. In addition, although the above embodiment is applied to a capillary/needle type ion gun, it is applicable to a needle type, capillary type, and other types.
It can be applied to ion guns that generate field ions using EHD, and also to ion guns that use reactive metals as well as EHD.

以上のとおり本考案によればアンプル収納空間
に収容されたアンプルに真空下で熱膨張材による
圧壊により破壊させているため簡単な操作で安全
かつ確実に空気と接触させることなく反応性液体
金属を装填することができる。
As described above, according to the present invention, the ampules housed in the ampoule storage space are crushed by the thermal expansion material under vacuum, so that the reactive liquid metal can be safely and reliably released without contacting with air with a simple operation. Can be loaded.

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

第1図は本考案の一実施例を示すイオン銃の垂
直断面図、第2図はその部分拡大図、第3図は作
動状態を示す部分拡大図である。 1:エミツター部、1a:キヤピラリー、1
b:スポツト溶接部、1c:間隙、1d:ニード
ル、2:液体金属、2a:テイラーコーン突起、
3:エミツター固定材、4:アンプルホルダー、
5:熱膨張材固定金具、6:熱膨張材、7:アン
プル空間、8:アンプル、9:キヤツプ、10:
熱遮蔽板、11:加熱器、12:引出電極、12
a:細孔、13:接地電極、13a:細孔、1
4:イオン銃室、15:高圧導入端子、16:イ
オンビーム。
FIG. 1 is a vertical cross-sectional view of an ion gun showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a partially enlarged view thereof, and FIG. 3 is a partially enlarged view showing an operating state. 1: Emitter part, 1a: Capillary, 1
b: spot weld, 1c: gap, 1d: needle, 2: liquid metal, 2a: Taylor cone protrusion,
3: Emitter fixing material, 4: Ampoule holder,
5: Thermal expansion material fixing fitting, 6: Thermal expansion material, 7: Ampoule space, 8: Ampoule, 9: Cap, 10:
Heat shield plate, 11: heater, 12: extraction electrode, 12
a: Pore, 13: Ground electrode, 13a: Pore, 1
4: Ion gun chamber, 15: High voltage introduction terminal, 16: Ion beam.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 反応性金属のアンプルを収納し、かつ該金属の
リザーバ部に連通する真空排気されたアンプル収
納空間と、前記アンプルを圧壊するための熱膨張
材と、該熱膨張材を加熱する手段を具備すること
を特徴とするイオン銃。
A vacuum-evacuated ampoule storage space that stores an ampoule of a reactive metal and communicates with a reservoir portion of the metal, a thermal expansion material for crushing the ampoule, and a means for heating the thermal expansion material. An ion gun characterized by:
JP19807781U 1981-12-26 1981-12-26 ion gun Granted JPS5899753U (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP19807781U JPS5899753U (en) 1981-12-26 1981-12-26 ion gun

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP19807781U JPS5899753U (en) 1981-12-26 1981-12-26 ion gun

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5899753U JPS5899753U (en) 1983-07-07
JPS6240344Y2 true JPS6240344Y2 (en) 1987-10-15

Family

ID=30111274

Family Applications (1)

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JP19807781U Granted JPS5899753U (en) 1981-12-26 1981-12-26 ion gun

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