JPS63184233A - 誘導励起式イオン源 - Google Patents
誘導励起式イオン源Info
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- JPS63184233A JPS63184233A JP62236423A JP23642387A JPS63184233A JP S63184233 A JPS63184233 A JP S63184233A JP 62236423 A JP62236423 A JP 62236423A JP 23642387 A JP23642387 A JP 23642387A JP S63184233 A JPS63184233 A JP S63184233A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J27/00—Ion beam tubes
- H01J27/02—Ion sources; Ion guns
- H01J27/16—Ion sources; Ion guns using high-frequency excitation, e.g. microwave excitation
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
- Plasma Technology (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。
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、イオン化しようとする物質、特にガスを受は
入れる容器を有し、イオン化しようとする物質が高周波
発振器へ接続されたウェーブガイドにより包囲されそし
てこのウェーブガイドの２つの端が同じ電位にされた誘
導励起式イオン源に関する。
入れる容器を有し、イオン化しようとする物質が高周波
発振器へ接続されたウェーブガイドにより包囲されそし
てこのウェーブガイドの２つの端が同じ電位にされた誘
導励起式イオン源に関する。
（従来技術）
イオン、即ち、帯電した原子もしくは分子のビームを発
生するためにイオン源が使用されている。特定の要件に
適合する種々型式のイオン源は。
生するためにイオン源が使用されている。特定の要件に
適合する種々型式のイオン源は。
中性の原子もしくは分子をイオン化するためガス放電の
形式を利用しているのが普通である。
形式を利用しているのが普通である。
最も古い、非常に簡単なイオン源はカナールレイ（Ｋａ
ｎａｌ−ｒａｙ）イオン源もしくはカナールレイ管であ
る。この場合、電子又はイオン衝撃によりガス放電内に
イオンが発生し、そのガス放電は、数千ボルトの電圧が
かへった２つの電極の間で１０−１ないしｌＰａの圧力
で「燃える」のである。
ｎａｌ−ｒａｙ）イオン源もしくはカナールレイ管であ
る。この場合、電子又はイオン衝撃によりガス放電内に
イオンが発生し、そのガス放電は、数千ボルトの電圧が
かへった２つの電極の間で１０−１ないしｌＰａの圧力
で「燃える」のである。
プラズマ内に電極が漬かっているこのイオン源は容量励
起式イオン源としても説明されている。
起式イオン源としても説明されている。
別の形式のイオン発生は、高周波イオン源により達成さ
れる。この場合にはＭ Ｈｚの範囲の高周波放電により
約１０−２パスカルでイオンを発生し、この高周波放電
は２つの特殊形状の電極間で燃えるか、又は外部コイル
により発生せしめられる。イオンは特殊な抽出法により
プラズマから引き出され、そして収斂させられる（エイ
チ・オースナー著＝ 「静磁界を重畳させた無電極低圧
高周波プラズマにおける電子サイクロトロンウェーブレ
ゾナンス及びパワー吸収効果」、プラズマフィジックス
、１９７４年、第１６巻、第８３５頁ないし８４１頁；
ジェー・フライジンガー、ニス。
れる。この場合にはＭ Ｈｚの範囲の高周波放電により
約１０−２パスカルでイオンを発生し、この高周波放電
は２つの特殊形状の電極間で燃えるか、又は外部コイル
により発生せしめられる。イオンは特殊な抽出法により
プラズマから引き出され、そして収斂させられる（エイ
チ・オースナー著＝ 「静磁界を重畳させた無電極低圧
高周波プラズマにおける電子サイクロトロンウェーブレ
ゾナンス及びパワー吸収効果」、プラズマフィジックス
、１９７４年、第１６巻、第８３５頁ないし８４１頁；
ジェー・フライジンガー、ニス。
ライネック及びエイチ・ダブリューロープ著：「強力水
素イオンビーム用の高周波イオン源ＲＩＧ１０」、ジャ
ーナルドフイジーグ、コロ−キューＣ７、第７の補充、
第４０巻、１９７９年７月、０７−４’ｌ’ｌないしＣ
７−４７８頁；アイ・アガワ著： 「無線周波数イオン
源における電子サイクロトロンレゾナンス」、ニュクレ
アインスツルメンツアンドメソッド１６．１９６２年、
第２２７ないし２３２頁）。
素イオンビーム用の高周波イオン源ＲＩＧ１０」、ジャ
ーナルドフイジーグ、コロ−キューＣ７、第７の補充、
第４０巻、１９７９年７月、０７−４’ｌ’ｌないしＣ
７−４７８頁；アイ・アガワ著： 「無線周波数イオン
源における電子サイクロトロンレゾナンス」、ニュクレ
アインスツルメンツアンドメソッド１６．１９６２年、
第２２７ないし２３２頁）。
誘導励起式の多くの既知のイオン源の欠点はかなりの高
周波電力損があるということである。
周波電力損があるということである。
この高周波電力損は、プラズマを閉じ込めている容器の
周りの高周波コイルを高周波発振器に整合させなければ
ならない結果として生じる。発振器の電力を負荷の電力
、即ち、コイルの電力に一致させる整合回路が高周波発
振器と高周波コイルとの間に設けられる（ドイツ特許第
２，５３１，８１２号の添付図の参照数字４０を参照）
。この整合は、負荷としてプラズマを有するコイルのウ
ェーブインピーダンスを伝送ラインのウェーブインピー
ダンスに変換することにある。この場合には、高周波数
発振器が放出する全電力の２０ないし５０パーセントの
電力損失が整合回路に生じる。
周りの高周波コイルを高周波発振器に整合させなければ
ならない結果として生じる。発振器の電力を負荷の電力
、即ち、コイルの電力に一致させる整合回路が高周波発
振器と高周波コイルとの間に設けられる（ドイツ特許第
２，５３１，８１２号の添付図の参照数字４０を参照）
。この整合は、負荷としてプラズマを有するコイルのウ
ェーブインピーダンスを伝送ラインのウェーブインピー
ダンスに変換することにある。この場合には、高周波数
発振器が放出する全電力の２０ないし５０パーセントの
電力損失が整合回路に生じる。
誘導励起の既知のイオン源の別の欠点は、高周波コイル
がかなりのスペースを必要としそして磁石が高周波コイ
ルの磁界内で高温となるので、プラズマを封じ込めてい
る容器の近くに別の磁石を取付けることが困難であると
いうことである。
がかなりのスペースを必要としそして磁石が高周波コイ
ルの磁界内で高温となるので、プラズマを封じ込めてい
る容器の近くに別の磁石を取付けることが困難であると
いうことである。
このような別の磁石は、容器の壁のある点からプラズマ
を踵しておくのに、又はプラズマを絞り込むのに必要で
ある（ヨーロッパ特許出願筒０．１６９．７４４号参照
）。更に、これらのコイルの冷却も問題である。という
のは、コイルは中空であって冷却水が流される一方、コ
イルには高周波の電圧がかへっており、その結果、電位
を高い値から低い値にするためにスペースをとる電位低
減路が必要とされるからである。この電位の低減は通常
コイルを長くすることにより達成されるが。
を踵しておくのに、又はプラズマを絞り込むのに必要で
ある（ヨーロッパ特許出願筒０．１６９．７４４号参照
）。更に、これらのコイルの冷却も問題である。という
のは、コイルは中空であって冷却水が流される一方、コ
イルには高周波の電圧がかへっており、その結果、電位
を高い値から低い値にするためにスペースをとる電位低
減路が必要とされるからである。この電位の低減は通常
コイルを長くすることにより達成されるが。
電力損は増大する。
電流変換システム及び液体冷却において誘導コイルを中
空導体として構成することは更に良く知られている（ド
イツ特許第２，５４４．２７５号を参照）。このような
液体冷却の誘導コイルも高周波誘導プラズマバーナに使
用される（ドイツ特許第２，１１２，８８８号を参照）
。
空導体として構成することは更に良く知られている（ド
イツ特許第２，５４４．２７５号を参照）。このような
液体冷却の誘導コイルも高周波誘導プラズマバーナに使
用される（ドイツ特許第２，１１２，８８８号を参照）
。
更に、電磁界内でガスと材料との反応を遂行する装置も
知られており、この装置は８ガスと材料とを収容する反
応室、互いに反対方向に巻いた２つのコイル部分を相互
に結合させた組合せコイル、高周波源、及びコイルへ高
周波源を接続する回路構成を備えている（ドイツ特許第
２．２４５゜７５３号）。この装置では、コイルの２つ
の端を相互に接続してそれらが同じ電位にあるようにし
ている。更に、高周波源の一方の端子は、コイルの２つ
の端の間にあるコイルの一点へ接続されている。しかし
、高周波源の接地端子はコイルの端とは異なる電位にあ
る。この装置も、整合回路を必要とするという欠点があ
る。
知られており、この装置は８ガスと材料とを収容する反
応室、互いに反対方向に巻いた２つのコイル部分を相互
に結合させた組合せコイル、高周波源、及びコイルへ高
周波源を接続する回路構成を備えている（ドイツ特許第
２．２４５゜７５３号）。この装置では、コイルの２つ
の端を相互に接続してそれらが同じ電位にあるようにし
ている。更に、高周波源の一方の端子は、コイルの２つ
の端の間にあるコイルの一点へ接続されている。しかし
、高周波源の接地端子はコイルの端とは異なる電位にあ
る。この装置も、整合回路を必要とするという欠点があ
る。
（発明の構成）
本発明の目的は、特殊な整合回路を不要とした誘導励起
式イオン源を提供することである。
式イオン源を提供することである。
この目的は、ウェーブガイドの長さを本質的にｎ・λ／
２（λ＝ ｃ ／ ｆ、ここで、ｎは整数、Ｃは定数、
ｆは高周波発振器の周波数）とすることにより達成され
る。
２（λ＝ ｃ ／ ｆ、ここで、ｎは整数、Ｃは定数、
ｆは高周波発振器の周波数）とすることにより達成され
る。
（実施例）
本発明の実施例を添付図を参照して以下に詳述する。
第１図に示すように、排気した容器１は導電性の高周波
コイル２が巻き付けられ、環状の上方端板３及び下方端
板４で覆われている。高周波コイル２の端５．６は、下
方端板４の対応孔を介して、図示しない冷却システムへ
接続される。この冷却システムの作用は、中空チューブ
である高周波コイル２の端５に冷却液を入れそして再び
そのコイルの端６から冷却液を取り出すことである。
コイル２が巻き付けられ、環状の上方端板３及び下方端
板４で覆われている。高周波コイル２の端５．６は、下
方端板４の対応孔を介して、図示しない冷却システムへ
接続される。この冷却システムの作用は、中空チューブ
である高周波コイル２の端５に冷却液を入れそして再び
そのコイルの端６から冷却液を取り出すことである。
高周波コイル２は、例えば銅チューブで、容器の外側に
配置されているけれども、容器中に一体に組み入れても
良いし、容器の内側に配置してもよい。冷却液の内方へ
の流れは矢印７によりそして外方への流れは矢印８によ
り示されている。水を冷却液として使用するのが好まし
い。好ましい実施例では、高周波コイル２は、９回巻き
で、直径は約１２０ｍ、高さは約１３０ｍである。その
長さはλ／２である（λは高周波発振器の周波数の逆数
を指す）。コイル長は、延長したコイルワイヤの長さを
意味しており、例えばコイルの長さではない。もちろん
、高周波コイル２は、こ−に示した以外の寸法とするこ
ともできる。更に、それは容器１の周りに巻かねばなら
ないというものではなく、容器１の内壁にあってもよい
し、容器の壁厚の中に入れてもよい。容器１の底にノズ
ル９を設け、このノズルＱを通してイオン化しようとす
るガスを容器１内に入れる。ケーブル１０を介して高周
波電力と結合されており、このケーブル１０は高周波発
振器に接続されそしてクランプ１１によりコイル２に接
続されている。
配置されているけれども、容器中に一体に組み入れても
良いし、容器の内側に配置してもよい。冷却液の内方へ
の流れは矢印７によりそして外方への流れは矢印８によ
り示されている。水を冷却液として使用するのが好まし
い。好ましい実施例では、高周波コイル２は、９回巻き
で、直径は約１２０ｍ、高さは約１３０ｍである。その
長さはλ／２である（λは高周波発振器の周波数の逆数
を指す）。コイル長は、延長したコイルワイヤの長さを
意味しており、例えばコイルの長さではない。もちろん
、高周波コイル２は、こ−に示した以外の寸法とするこ
ともできる。更に、それは容器１の周りに巻かねばなら
ないというものではなく、容器１の内壁にあってもよい
し、容器の壁厚の中に入れてもよい。容器１の底にノズ
ル９を設け、このノズルＱを通してイオン化しようとす
るガスを容器１内に入れる。ケーブル１０を介して高周
波電力と結合されており、このケーブル１０は高周波発
振器に接続されそしてクランプ１１によりコイル２に接
続されている。
端板３，４はさておき、本発明のイオン源の電気回路が
第２図に示されている。端板３．４が高い導電性で相互
に接続される場合には、コイルの端５．６をそれ自体の
端板３．４にだけ接続することもできる。第２図に示す
ように高周波発振器１２は導線２２を介して接地されそ
してケーブル１０により高周波コイル２へ接続されてい
る。
第２図に示されている。端板３．４が高い導電性で相互
に接続される場合には、コイルの端５．６をそれ自体の
端板３．４にだけ接続することもできる。第２図に示す
ように高周波発振器１２は導線２２を介して接地されそ
してケーブル１０により高周波コイル２へ接続されてい
る。
発振器１２の電気接続点は１３で示されている。
コイル２の別の点に別の電気接続点１４があり、その点
１４へ可変容量のコンデンサ１５が接続されている。コ
イル２と包囲されているプラズマとから成る共振器の共
振周波数が高周波発振器１２の周波数に正確に一致して
いれば、コンデンサ１５は省略できる。
１４へ可変容量のコンデンサ１５が接続されている。コ
イル２と包囲されているプラズマとから成る共振器の共
振周波数が高周波発振器１２の周波数に正確に一致して
いれば、コンデンサ１５は省略できる。
普通この精密な同調は簡単に実施できるので、コンデン
サ１５の容量を変えることにより発振回路を共振させる
のは簡単である。
サ１５の容量を変えることにより発振回路を共振させる
のは簡単である。
高周波発振器１２、下方の端板４及びコンデンサ１５は
導線２１．２２及び２３を介して接地されており、即ち
、シャーシへ接続されている。
導線２１．２２及び２３を介して接地されており、即ち
、シャーシへ接続されている。
接地接続は、短くて［１］の広い且つ導電性の高いケー
ブル例えば銀のケーブルにより行うのが好ましい。
ブル例えば銀のケーブルにより行うのが好ましい。
高周波であるということを考えると、コイルはインダク
タンスだけでなく固有の容量も有している。インダクタ
ンスと容量とが一緒になって、コイル２の共振周波数を
形成し、そしてインダクタンスと容量とはいわゆる分布
インダクタンスと分布容量とにより決められる。コイル
２はレッヘル型の波が進行するウェーブガイドとみなす
べきである（ケイ・シモニー著： 「理論電気技術」、
ベルリン１９５６年、第３１３ないし３６３頁、又はエ
イチ・ジー・ウンガー著： 「導体上の電離波」、ハイ
デルベルグ、１９８０年）。こういうことから、コイル
２の巻回は、そのワイヤー長と比較して影響の少ないフ
ァクタと考えてよい。
タンスだけでなく固有の容量も有している。インダクタ
ンスと容量とが一緒になって、コイル２の共振周波数を
形成し、そしてインダクタンスと容量とはいわゆる分布
インダクタンスと分布容量とにより決められる。コイル
２はレッヘル型の波が進行するウェーブガイドとみなす
べきである（ケイ・シモニー著： 「理論電気技術」、
ベルリン１９５６年、第３１３ないし３６３頁、又はエ
イチ・ジー・ウンガー著： 「導体上の電離波」、ハイ
デルベルグ、１９８０年）。こういうことから、コイル
２の巻回は、そのワイヤー長と比較して影響の少ないフ
ァクタと考えてよい。
高周波発振器１２の出力周波数は、容器１内のイオンに
より影響を受は得る高周波コイル２の共振周波数に設定
される。従って、全消費電力は実際の共振回路内で消費
され、インピーダンス整合系で消費されることはない。
より影響を受は得る高周波コイル２の共振周波数に設定
される。従って、全消費電力は実際の共振回路内で消費
され、インピーダンス整合系で消費されることはない。
即ち、実際に電力損失はない。こういうことで、実際の
共振回路は励起コイルとプラズマの組合せ、即ち、負荷
としてプラズマを有する励起コイルを意味すると理解さ
れる。この実際の共振回路は、必要ならば、高周波遮蔽
包囲体を含む、このような包囲体を第２図には示してい
ないのは、その形態と全共振回路に対する作用効果が知
られているからである。
共振回路は励起コイルとプラズマの組合せ、即ち、負荷
としてプラズマを有する励起コイルを意味すると理解さ
れる。この実際の共振回路は、必要ならば、高周波遮蔽
包囲体を含む、このような包囲体を第２図には示してい
ないのは、その形態と全共振回路に対する作用効果が知
られているからである。
しかし、高周波発振器１２の電力がコイル２へ最適に送
られるという点での電力整合は、上述の手段では達成さ
れていない。
られるという点での電力整合は、上述の手段では達成さ
れていない。
この電力整合は、；イル２への導線１０の接続点１３を
適切に選択することにより実現できる。
適切に選択することにより実現できる。
この接続点１３は、点１３における電圧と電流の商が導
線１０のウェーブインビーダンスレこ等しいように選定
される。もしこの商を連続的に測定し、そしてそれを既
知のウェーブインピーダンスと比較するならば、上述の
条件が成立する位置へ点１３を常にもっていけるように
調整回路により電気的駆動を制御できる。
線１０のウェーブインビーダンスレこ等しいように選定
される。もしこの商を連続的に測定し、そしてそれを既
知のウェーブインピーダンスと比較するならば、上述の
条件が成立する位置へ点１３を常にもっていけるように
調整回路により電気的駆動を制御できる。
このようにして電力整合の自動化が可能となる。
第２図において、高周波発振器１２は、低周波で考えた
場合のように短絡されていてはならない、接続点１３か
ら下方端板４へ延びているコイル２の直線部分は、高周
波において短絡を防止する分布インダクタンス及び分布
キャパシタンスによって影響される。
場合のように短絡されていてはならない、接続点１３か
ら下方端板４へ延びているコイル２の直線部分は、高周
波において短絡を防止する分布インダクタンス及び分布
キャパシタンスによって影響される。
コイル２の固有即ち共振周波数に発振器１２の周波数を
設定する代りに、高周波発振器１２の特定周波数へコイ
ル２の共振周波数を一致させることもできる。この目的
で設けたコンデンサ１５はコイル２へ接続されている。
設定する代りに、高周波発振器１２の特定周波数へコイ
ル２の共振周波数を一致させることもできる。この目的
で設けたコンデンサ１５はコイル２へ接続されている。
コイル２の対称点１４へ接続されているコンデンサ１５
を調節することによりコイル２とコンデンサ１５の系の
共振周波数を変えることができる。コイルの共振周波数
に対するイオンの影響はこの変化により補償される。
を調節することによりコイル２とコンデンサ１５の系の
共振周波数を変えることができる。コイルの共振周波数
に対するイオンの影響はこの変化により補償される。
コイル２の共振周波数もしくはコイル２／コンデンサ１
５の系の共振周波数もしくはその高調波に等しい周波数
の交流電圧が、コイル２もしくはコイル２／コンデンサ
１５の系に加えられると、瞬時電流と電圧とは半波長の
整数倍としてコイル２に分布させられる。この状態では
電流の波腹と電圧の波節が常にコイルの端５．６にくる
。即ち、コイルの端５．６は接地電位となる。それ故、
冷却水は接地電位で容易に吸排水することができる。
５の系の共振周波数もしくはその高調波に等しい周波数
の交流電圧が、コイル２もしくはコイル２／コンデンサ
１５の系に加えられると、瞬時電流と電圧とは半波長の
整数倍としてコイル２に分布させられる。この状態では
電流の波腹と電圧の波節が常にコイルの端５．６にくる
。即ち、コイルの端５．６は接地電位となる。それ故、
冷却水は接地電位で容易に吸排水することができる。
共振時には、電圧と電流の比が導体１０のウェーブイン
ピーダンスに等しくなる点がコイル上に常に少なくとも
２つある。導体１０をこのような点１３へ接続すると、
高周波発振器１２の電力は無損失で結合される。この結
合点１３をずらせることにより、種々のプラズマ密度（
即ち、コイル２の種々の負荷）から生じるコイル２の固
有周波数の変化を補償できる。
ピーダンスに等しくなる点がコイル上に常に少なくとも
２つある。導体１０をこのような点１３へ接続すると、
高周波発振器１２の電力は無損失で結合される。この結
合点１３をずらせることにより、種々のプラズマ密度（
即ち、コイル２の種々の負荷）から生じるコイル２の固
有周波数の変化を補償できる。
本発明のシステムにより、全発生磁界エネルギーはコイ
ル２に集中させられ、この磁界はプラズマを非常に効果
的に絞り込む。もちろん、コイルを異なる形状、例えば
、曲がりくねった形状に構成して、別の形状の磁界、例
えば、ヨーロッパ特許出願筒０．１６９，７４４号の第
２図に示されている「尖頭」磁界又は多極性磁界を発生
させるようにしてもよい。
ル２に集中させられ、この磁界はプラズマを非常に効果
的に絞り込む。もちろん、コイルを異なる形状、例えば
、曲がりくねった形状に構成して、別の形状の磁界、例
えば、ヨーロッパ特許出願筒０．１６９，７４４号の第
２図に示されている「尖頭」磁界又は多極性磁界を発生
させるようにしてもよい。
第３図に本発明のシステムを再び断面で示す。
円筒状に構成されそして化学的に不活性の材料から成る
容器１をコイル２が取り巻いており、容器の上端にある
抽出格子系１６は抽出電源１７へ接続されている。ガス
供給チャンネル１８を有する入口ノズル９が容器１の下
端に設けられている。
容器１をコイル２が取り巻いており、容器の上端にある
抽出格子系１６は抽出電源１７へ接続されている。ガス
供給チャンネル１８を有する入口ノズル９が容器１の下
端に設けられている。
約２Ｘ１０−”Ｐａと５０Ｐａとの間の圧力が容器１の
放出空間１９内に設定されると、高周波発振器１２のス
イッチを投入して放電を開始させることができる。この
プロセスでつくられたイオンは、もし抽出電源１７の適
当な電圧が格子系１６へ加えられると、抽出格子系１６
を介して吸出される。
放出空間１９内に設定されると、高周波発振器１２のス
イッチを投入して放電を開始させることができる。この
プロセスでつくられたイオンは、もし抽出電源１７の適
当な電圧が格子系１６へ加えられると、抽出格子系１６
を介して吸出される。
導体２０．２１を介して接地されている環状端板３．４
と対照的に、又は導体２２を介して接地されている高周
波発振器１２と対照的に、抽出格子系は接地電位にはな
い。
と対照的に、又は導体２２を介して接地されている高周
波発振器１２と対照的に、抽出格子系は接地電位にはな
い。
本発明においては共振現象が重要な部分を演じているが
、これは共振を利用している誘電結合低圧プラズマ用の
他の回路とは実質的に異なる。
、これは共振を利用している誘電結合低圧プラズマ用の
他の回路とは実質的に異なる。
上記した既知の共振インダクタでは、容量とインダクタ
ンスとにより整合をとることが必要である。
ンスとにより整合をとることが必要である。
しかし、更に、もしコイルもしくはインダクタが非対称
導体、例えば、同軸ケーブルを介して給電されると、こ
のケーブルを平衡させそしてそれをインダクタのインピ
ーダンスに一致させることが必要となる。本発明では、
整合回路網もインピーダンス変換も不要である。π変換
又はＴ変換を介しての高周波変圧器によるインピーダン
ス変換はいずれも不要である。
導体、例えば、同軸ケーブルを介して給電されると、こ
のケーブルを平衡させそしてそれをインダクタのインピ
ーダンスに一致させることが必要となる。本発明では、
整合回路網もインピーダンス変換も不要である。π変換
又はＴ変換を介しての高周波変圧器によるインピーダン
ス変換はいずれも不要である。
第４図は第３図のイオン源の変形態様を示す。
この実施例では、本来約５０ＭＨｚのコイル２の基本共
振周波数がその長さを倍にすることにより本来の値のは
ゾ半分即ち約２５ＭＨｚにされる。
振周波数がその長さを倍にすることにより本来の値のは
ゾ半分即ち約２５ＭＨｚにされる。
この場合コイル長の倍増は第２コイル層２５により達成
される。２つのコイル層２５．２６の巻回方向は反対で
あり、その結果として特に有利な効果が達成される。
される。２つのコイル層２５．２６の巻回方向は反対で
あり、その結果として特に有利な効果が達成される。
共振周波数と励起周波数とを僅かに離しておくことによ
りイオン源が効率を改善される。更に、インダクタンス
はコイルの巻回数につれて増大し、振動回路の質を改善
することとなる。
りイオン源が効率を改善される。更に、インダクタンス
はコイルの巻回数につれて増大し、振動回路の質を改善
することとなる。
コイル２を２層巻きとしているので加圧波なしで動作を
開始することができ、即ち、純粋に電気的に動作を開始
することができる。
開始することができ、即ち、純粋に電気的に動作を開始
することができる。
第５図は、第２図のコンデンサ２７をコイルへ接続する
変形態様を示している。この場合コンデンサは２つの点
２８．２９でコイル２へ接続されており、発振器１２は
コイル２の「５０オ一ム点」へ接続されている。この接
続の結果として、高周波イオン源は、低電圧レベルで同
調される。
変形態様を示している。この場合コンデンサは２つの点
２８．２９でコイル２へ接続されており、発振器１２は
コイル２の「５０オ一ム点」へ接続されている。この接
続の結果として、高周波イオン源は、低電圧レベルで同
調される。
この場合、同調に対するコンデンサ２７の作用は少なく
、そして電流と電圧の分布にある乱れが生じるけれども
、低電圧であるのでコンデンサの導体３１を長くするこ
とができる。その結果として得られる利点は、もはやコ
ンデンサをイオン源の上に直接配置する必要がなく、イ
オン源からある距離に配置することができ、このように
しても、高電圧において漏洩容址があるために電力損失
は実質的に生じないということである。
、そして電流と電圧の分布にある乱れが生じるけれども
、低電圧であるのでコンデンサの導体３１を長くするこ
とができる。その結果として得られる利点は、もはやコ
ンデンサをイオン源の上に直接配置する必要がなく、イ
オン源からある距離に配置することができ、このように
しても、高電圧において漏洩容址があるために電力損失
は実質的に生じないということである。
（発明の効果）
本発明の効果は、誘導励起式イオン源の電力損を実質的
に減少できることにある。更に、接地電位で問題なく冷
却水を給排水できることにある。
に減少できることにある。更に、接地電位で問題なく冷
却水を給排水できることにある。
第１図は、本発明によるイオン源の外形を示す斜視図、
第２図は、本発明による電気回路の構成を示す概略図、
第３図は、本発明のイオン源の断面図であり、その関連
する電気端子を示す図、 第４図は、本発明のイオン源の変形態様を示す断面図、
そして 第５図は、本発明のイオン源のコイルへ可変コンデンサ
を接続する図である。 図中： １・・・排気容器 ２・・・高周波コイル ３・・・上方端板 ４・・・下方端板 ５．６・・・コイルの端 ９・・・ノズル ｌＯ・・・ケーブル １１・・・クランプ １２・・・高周波発振器 １５・・・コンデンサ １６・・・抽出格子系 １７・・・抽出電源 １８・・・ガス供給チャンネル １９・・・放出空間 ２５．２６・・・コイル層 ２７・・・可変コンデンサ 特許出願人 レイボルト へロイス ゲゼルシャフト ミツト ベシュレンクテル ハフラング 特許代理人 弁理士 銘木 弘男 ＦＩＧ、３
する電気端子を示す図、 第４図は、本発明のイオン源の変形態様を示す断面図、
そして 第５図は、本発明のイオン源のコイルへ可変コンデンサ
を接続する図である。 図中： １・・・排気容器 ２・・・高周波コイル ３・・・上方端板 ４・・・下方端板 ５．６・・・コイルの端 ９・・・ノズル ｌＯ・・・ケーブル １１・・・クランプ １２・・・高周波発振器 １５・・・コンデンサ １６・・・抽出格子系 １７・・・抽出電源 １８・・・ガス供給チャンネル １９・・・放出空間 ２５．２６・・・コイル層 ２７・・・可変コンデンサ 特許出願人 レイボルト へロイス ゲゼルシャフト ミツト ベシュレンクテル ハフラング 特許代理人 弁理士 銘木 弘男 ＦＩＧ、３
Claims (17)
- （１）イオン化しようとする物質、特にガスを収容する
容器を有し、高周波発振器に接続され、そして２つの端
が同電位にあるウェーブガイドがイオン化しようとして
いる物質を包囲している誘導励起式イオン源において、
ウェーブガイドの長さが本質的にｎ・λ／２で定められ
る（ただし、λ＝ｃ／ｆ、ここで、ｎは整数、ｃは定数
そしてｆは高周波発振器の周波数である）ことを特徴と
する誘導励起式イオン源。 - （２）コイル２を２層巻きとしてコイル長を２倍とした
ことを特徴とした特許請求の範囲第１項に記載の誘導励
起式イオン源。 - （３）ウェーブガイドの端と高周波発振器の一方の端子
との電位が接地電位であることを特徴とした特許請求の
範囲第１項に記載の誘導励起式イオン源。 - （４）一方の巻線層が他方の巻線層と反対方向に巻かれ
ていることを特徴とした特許請求の範囲第２項に記載の
誘導励起式イオン源。 - （５）高周波発振器の周波数がウェーブガイドとイオン
化しようとする物質から成る系の固有周波数に同調させ
られていることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
載の誘導励起式イオン源。 - （６）ウェーブガイドとイオン化しようとする物質から
成る系の固有周波数が高周波発振器の周波数に同調させ
られていることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
載の誘導励起式イオン源。 - （７）ウェーブガイドとイオン化しようとする物質とか
ら成るシステムの固有周波数の同調が可変コンデンサに
より行われることを特徴とした特許請求の範囲第６項に
記載の誘導励起式イオン源。 - （８）コンデンサがウェーブガイドの電気的対称点に接
続されていることを特徴とした特許請求の範囲第７項に
記載の誘導励起式イオン源。 - （９）コンデンサの一方の端子がコイルにあり、そして
コンデンサの他方の端子が接地されていることを特徴と
した特許請求の範囲第７項に記載の誘導励起式イオン源
。 - （１０）高周波発振器の周波数が、ウェーブガイド及び
イオン化しようとするガスから成る系のコイルの高調波
の周波数に一致することを特徴とした特許請求の範囲第
１項に記載の誘導励起式イオン源。 - （１１）ウェーブガイドが冷却材の流れる中空チューブ
として構成されているコイルであることを特徴とした特
許請求の範囲第１項に記載の誘導励起式イオン源。 - （１２）冷却材が水であることを特徴とした特許請求の
範囲第１１項に記載の誘導励起式イオン源。 - （１３）高周波発振器の高周波電力をウェーブガイドに
供給する点が、イオン源の特定動作条件においてその点
の上での電圧と電流の大きさの商が発振器の導体のウェ
ーブインピーダンスに等しいように選定されていること
を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の誘導励起式
イオン源。 - （１４）高周波電力の給電点が自動的に調整されること
を特徴とした特許請求の範囲第１３項に記載の誘導励起
式イオン源。 - （１５）容器が中空円筒の形をしており、上方端板と下
方端板とで覆われており、上方端板には抽出格子を設け
、そして下方端板にはガス供給のための開口ノズルを設
け、ウェーブガイドの端は端板を介して接地されている
ことを特徴とした特許請求の範囲第１項に記載の誘導励
起式イオン源。 - （１６）イオンを案内する磁界を発生する直流がウェー
ブガイドに流れている特許請求の範囲第１項に記載の誘
導励起式イオン源。 - （１７）一方の端子を接地しそして他方の端子をコイル
の２つの異なる点へ接続した可変コンデンサを設けたこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の誘導励起
式イオン源。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3632340.3 | 1986-09-24 | ||
| DE3632340A DE3632340C2 (de) | 1986-09-24 | 1986-09-24 | Induktiv angeregte Ionenquelle |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63184233A true JPS63184233A (ja) | 1988-07-29 |
Family
ID=6310179
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62236423A Pending JPS63184233A (ja) | 1986-09-24 | 1987-09-22 | 誘導励起式イオン源 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4849675A (ja) |
| EP (1) | EP0261338B1 (ja) |
| JP (1) | JPS63184233A (ja) |
| DE (2) | DE3632340C2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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