JPS6244998A - 磁場発生装置 - 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） 本発明は荷電粒子の輸送に適合し、かつこの輸送によっ
て形成される荷電粒子流の断面積を変えることのできる
磁場発生装置に関する。

（従来の技術） プラズマを所定の空間内に安定に閉じ込め、そして輸送
する技術として複数の磁極が極性を交ｎ。

にしてかつ間隔を有してらせん上に配置されたマルチカ
スプ型磁場発生装置を本発明者は提案した。

この磁場発生装置の一実施例が第７図に示されている。

この従来例においては、複数の磁石１ａ、１ｂ、　　・
・・、１ｆ・・・がらせん上に間隔を有して配置されて
いる。各磁石の中心方向側の磁極の極性は、隣接する磁
石間で交互になっている。

このように配置された磁石によっては軸方向に直交する
磁場は形成されない。従って、本実施例のように周当り
１ヒ較的少数個の磁石しか用いられない場合であって、
中心付近まで漏えい磁場の影響が強い場合であっても、
荷電粒子は磁場の軸方向成分により輸送されるので、高
いコンダクタンスで荷電粒子を輸送することが可能とな
る。

しかしながら、この磁場発生装置においては荷電粒子の
輸送によって形成される荷電粒子流の断面積は一定であ
り、変化することはない。

本発明の目的は、プラズマ等の荷電粒子を安定に保持し
つつ効率的に輸送することができ、更に輸送断面を所望
する大きさに可変できる変形マルチカスプ磁場発生装置
を提供することにある。

（問題点を解決するだめの手段） 上記目的は、複数の磁極が極性を交互にしてかつ間隔を
有して径の漸増もしくは漸減するらせんの」二に位置し
ている変形マルチカスプ磁場発生装置を用いることによ
り達成される。

（作　用） 本発明の磁場発生装置においては、荷電粒子の進行方向
に直交する磁場が発生しないので、たとえ中心付近まで
強い磁場が存在しても荷電粒子は輸送される。また、輸
送にともなって荷電粒子流の断面積が変化される。なお
、荷電粒子の密度は本発明の磁場発生装置内を進行する
に従って変化し、これによって内部圧力も変化ずろが、
磁界に平行な方向のプラズマの圧力は一定である。磁界
に垂直な方向についてはプラズマの圧力に加えて、磁界
によってつくり出される磁気圧が働きこの両者の和が一
定となる。このためプラズマの輸送断面の変化にともな
うプラズマの密度変化に従って磁極の強さを変化させる
ことにより、プラズマの圧力と磁気圧の和を一定に保つ
ことができ、プラズマをより円滑に輸送できる。

（発明の効果） 本発明の磁場発生装置を用いるとプラズマ等の荷電粒子
が安定に保持されつつ、さらに輸送断面を可変にできる
。その結果、荷電粒子密度を所望する値に制御できる。

また、本発明の磁場発生装置を電子ザイクロントロン共
鳴方式のプラズマ発生装置として使用した場合も、発生
したプラズマを効率よくかつ収束あるいは膨張して外部
へ放出することが可能となる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例を示す概略図であり、複数の
磁極１ａ１１ｂｓ　　・・・１ｆ・・が径の漸減する円
筒状支持体１０のらせん−Ｌに間隔を有して配置されて
いる。各磁石の中心方向側の磁極の極性は、隣接する磁
石間で交互になっている。このように配置された磁石に
よっては軸方向に直交する磁場は形成されない。従って
、本実施例のように周当り仕較的少数個の磁石しか用い
られない場合であって、中心付近まで漏えい磁場の影響
が強い場合であっても、荷電粒子は磁場の軸方向成分に
より輸送されるので、高いコンダクタンスで荷電粒子を
輸送することが可能となる。

そして荷電粒子は安定にその輸送断面を可変でき所望の
目的に使用できる。

第２図は、本発明の第２の実施例を示す概略図である。

本実施例においては配置される磁石の磁化の向きが支持
体１０の軸に対し直交する様に、磁石の内面を切削して
配置した。この配置の結果、第１の実施例に仕べより効
果的にマルチカスプ磁場が形成でき、さらに又、より効
果的に磁場の軸方向成分を作る事ができる。そして磁場
発生装置の一端Ａに導入されたプラズマは、安定にそし
てより効果的に他端Ｂに輸送され所望の目的に使用でき
る。

第３図は、本発明の第３の実施例を示す概略図である。

本実施例においては、複数の磁極１ａ。

ｌｂ、　　・・・１ｆ１　・・・が径の漸減する円筒状
支持体１０のらせん上に所定間隔づつ一定方向にずれて
配置されている。従って、形成される磁場配位も進行方
向に沿って所定の角度づつ回転した状態で、その磁場の
断面を可変できる。ある磁場の断面において、例えば、
一端Ａでマルチカスプ磁場によって安定に保持されるプ
ラズマはゆがんだ形となるが、軸方向へ流出するにつれ
てゆがみの効果が加算され、他端Ｂから取り出されるプ
ラズマの断面形状は始めに比べて断面の小さい円形とな
る。

第４図は、本発明の第４の実施例を示す概略図である。

本実施例においては、隣接する円３１Ｆ形状体−１−の
らせん上の磁極が円ふ（ｒ形状体の中心軸に沿って一直
線に並んでおり、かつ軸方向で隣接する磁極の極性が逆
であるので、隣接するらせんピッチ上に位置する磁極間
に軸方向に沿ってより効果的に安定プラズマを閉じ込め
ることができる。そして一端Ａに導入されたプラズマは
、他端Ｂに輸送され所望の目的に使用できる。

第５図は本発明の第５の実施例を示す概略図であり、複
数の磁極ｌａＳ　ｌｂ、　　・・・１ｆ・・・が可撓体
からなる（例えばベロー）径の漸減する円筒状支持体１
０のらせん上に間隔を有して配置されている。各磁石の
中心方向側の磁極の極性は、隣接する磁石間で交互にな
っている。このように配置された磁石によっては軸方向
に直交する磁場は形成されない。従って、本実施例のよ
うに周当り仕較的少数個の磁石しか用いられない場合で
あって、中心付近まで漏えい磁場の影響が強い場合であ
っても、荷電粒子は磁場の軸方向成分により輸送される
ので、高いコンダクタンスで荷電粒子を輸送することが
可能となる。そして荷電粒子は安定にその輸送断面を可
変でき、更に移送方向を軸方向から所望する方向に、又
軸方向距離を可変でき所望の目的に使用できる。

第６図は、本発明の磁場発生装置を一例としてイオン注
入装置に適用した部分概略図である。本発明の磁場発生
装置４はイオン源５を包囲するように設置されている。

従って、フィラメント６と電極７とによって発生された
プラズマは確実に円Ｓ１１形状体」二のらせんの」−に
設置された磁極により発生ずるマルチカスプ磁場発生装
置４に安定に保持して輸送されるとともに、イオン引出
し電極８によって下流側へ効率よく輸送放出される。こ
の時プラズマの密度の上昇に従ってイオン電流密度は上
昇する利点がある。

なお、上記各実施例においては、複数の磁極が個別の永
久磁石の各磁極であったが、本発明の複数の磁極を径が
漸増もしくは漸減する円筒状の磁気的に硬い磁性材料の
内壁を部分的に磁化することによって形成することもで
きる。この場合本発明の磁場発生装置を半円状断面を有
する２つの別体の永久磁石を組み合わせることにより構
成するようにしてもよい。このようにすると、外部から
本発明の磁場発生装置を容易に設けることができる。ま
た、磁石は支持体の外部でなく内部に設けられるように
してもよいことは言うまでもない。

さらに、支持体自体が径の漸増もしくは漸減する円筒状
である必要もない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の概略図、第２図は本発明
の第２実施例の概略図、第３図は本発明の第３実施例の
概略図、第４図は本発明の第４実施例の概略図、第５図
は本発明の第５実施例の概略図、第６図は本発明を使用
するイオン注入装置の概略図、 第７図は従来の磁場発生装置の概略図である。 ｌａ、ｌｂ・・・：磁石、 １０；径の漸増、漸減する円筒状支持体、４：本発明の
磁場発生装置、 ５：イオン源。 第１図 Ａ 第３図 第２図 第４図 第５図 Ａ 第６図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数の磁極が、極性を交互にしてかつ間隔を有し
   て径の漸増もしくは漸減するらせんの上に位置している
   磁場発生装置。
2. （２）前記複数の磁極が、個別の永久磁石の磁極である
   ことを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の磁場
   発生装置。
3. （３）前記永久磁石が、径が漸増もしくは漸減する円筒
   状の可撓性支持体によって支持されていることを特徴と
   する特許請求の範囲第（２）項記載の磁場発生装置。
4. （４）前記複数の磁極が、径が漸増もしくは漸減する円
   筒状の磁気的に硬い磁性材料の内壁に分離して設けられ
   た磁極であることを特徴とする特許請求の範囲第（１）
   項記載の磁場発生装置。