JPS63254639A - イオン源 - Google Patents
イオン源Info
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- JPS63254639A JPS63254639A JP8928287A JP8928287A JPS63254639A JP S63254639 A JPS63254639 A JP S63254639A JP 8928287 A JP8928287 A JP 8928287A JP 8928287 A JP8928287 A JP 8928287A JP S63254639 A JPS63254639 A JP S63254639A
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Landscapes
- 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。
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〕
この発明は、イオン源に関し、特にそのイオンビーム引
出し用電極の冷却手段の改良に関する。
出し用電極の冷却手段の改良に関する。
第３図（Ａ）は従来のイオン源の一例を示す概略断面図
であり、同（Ｂ）はそのプラズマ電極の面内における温
度分布の概略例を示すグラフである。
であり、同（Ｂ）はそのプラズマ電極の面内における温
度分布の概略例を示すグラフである。
このイオン源２は、多極磁場型のいわゆるバケット型イ
オン源と呼ばれるものであり、プラズマ生成容器４内に
イオン源物ｄｉ人口６からガスや華気等のイオン源物質
を導入して、アノード兼用のプラズマ生成容器４とカソ
ードとしてのフィラメント８間でアーク放電を起こさせ
て、プラズマ生成容器４内にプラズマ（図示省略）を生
成させるようにしている。１０は、当該プラズマ閉じ込
め用の多極磁場（カスプ磁場）を発生させるための磁石
である。
オン源と呼ばれるものであり、プラズマ生成容器４内に
イオン源物ｄｉ人口６からガスや華気等のイオン源物質
を導入して、アノード兼用のプラズマ生成容器４とカソ
ードとしてのフィラメント８間でアーク放電を起こさせ
て、プラズマ生成容器４内にプラズマ（図示省略）を生
成させるようにしている。１０は、当該プラズマ閉じ込
め用の多極磁場（カスプ磁場）を発生させるための磁石
である。
プラズマ生成容器４の開口部には、最プラズマ側、即ち
イオンビーム１４の最上流側に位置していて、多数の小
孔を有し正電位にされるプラズマ電極１２を含む引出し
電極系が設けられており、そこにおける電界の作用で上
記プラズマからイオンビーム１４を引き出すようにして
いる。
イオンビーム１４の最上流側に位置していて、多数の小
孔を有し正電位にされるプラズマ電極１２を含む引出し
電極系が設けられており、そこにおける電界の作用で上
記プラズマからイオンビーム１４を引き出すようにして
いる。
尚、引出し電極系を構成するものとして、プラズマ電極
１２の下流側には、他の電極、例えば負電位にされる抑
制電極や接地電位にされる接地電極が適宜設けられるが
、第３図および後述する第１図ではいずれもその図示を
省略している。
１２の下流側には、他の電極、例えば負電位にされる抑
制電極や接地電位にされる接地電極が適宜設けられるが
、第３図および後述する第１図ではいずれもその図示を
省略している。
また、大口径のイオンビーム１４を引き出すものの場合
は、少なくともプラズマ電極１２の表面に、例えば図示
例のように、冷却パイプ１６を直接沿わせてロウ付は等
によって固着し、その中に水等の冷却媒体を流してプラ
ズマ電極１２を冷却する構造をしている。
は、少なくともプラズマ電極１２の表面に、例えば図示
例のように、冷却パイプ１６を直接沿わせてロウ付は等
によって固着し、その中に水等の冷却媒体を流してプラ
ズマ電極１２を冷却する構造をしている。
これは、特にプラズマ電極１２は、プラズマ生成容器４
内のプラズマやフィラメント８から大きな熱負荷を受は
易いからであり、冷却パイプ１６を設けないと、その熱
は主にプラズマ電極１２内を周縁のサポート部に向かっ
て流れるため、プラズマ電極１２の面内における温度分
布は第３図（Ｂ）中に２点鎖線で示すように大きな山型
となって不均一になり、そのためプラズマ電極１２に大
きな熱歪みが生じる。これに対して、冷却パイプ１６を
設けると、熱の流れはプラズマ電極１２から、適当に分
散された冷却パイプ１６へと向かうため、プラズマ電極
１２０面内における温度分布は同図中に実線で示すよう
に均一化され、プラズマ電極１２の熱歪みが抑えられる
。
内のプラズマやフィラメント８から大きな熱負荷を受は
易いからであり、冷却パイプ１６を設けないと、その熱
は主にプラズマ電極１２内を周縁のサポート部に向かっ
て流れるため、プラズマ電極１２の面内における温度分
布は第３図（Ｂ）中に２点鎖線で示すように大きな山型
となって不均一になり、そのためプラズマ電極１２に大
きな熱歪みが生じる。これに対して、冷却パイプ１６を
設けると、熱の流れはプラズマ電極１２から、適当に分
散された冷却パイプ１６へと向かうため、プラズマ電極
１２０面内における温度分布は同図中に実線で示すよう
に均一化され、プラズマ電極１２の熱歪みが抑えられる
。
ところが上記のような構造のイオン源２において、例え
ば室温程度で析出するような飽和蒸気圧の低い物質、例
えばリンのイオンビーム１４を引き出すことを目的とす
る場合、冷却パイプ１６を直付けしているためプラズマ
電極１２の温度が低過ぎ、イオン源物質としてプラズマ
生成容器４内に導入したリン蒸気がプラズマ電極１２に
よって冷却されてリンがその表面に付着し、それによっ
て引出し電極系における電極間の絶縁破壊の原因となっ
たり、リンのプラズマ生成容器４内における圧力が維持
できなくなってプラズマ生成効率が低下したり等する。
ば室温程度で析出するような飽和蒸気圧の低い物質、例
えばリンのイオンビーム１４を引き出すことを目的とす
る場合、冷却パイプ１６を直付けしているためプラズマ
電極１２の温度が低過ぎ、イオン源物質としてプラズマ
生成容器４内に導入したリン蒸気がプラズマ電極１２に
よって冷却されてリンがその表面に付着し、それによっ
て引出し電極系における電極間の絶縁破壊の原因となっ
たり、リンのプラズマ生成容器４内における圧力が維持
できなくなってプラズマ生成効率が低下したり等する。
この場合、冷却パイプ１６に流す冷却媒体の流量を少な
くしてプラズマ電極１２の温度を上昇させようとすれば
、冷却パイプ１６の管壁の温度も上昇し、プラズマ電極
１２および冷却パイプ１６が共に熱膨張するけれども、
冷却パイプ１６の材料（例えばステンレス）とプラズマ
電極１２の材料（例えばモリブデン）との間には線膨張
率の差が通常存在するため、冷却パイプ１６に応力が加
わってそれが破損する危険性がある。
くしてプラズマ電極１２の温度を上昇させようとすれば
、冷却パイプ１６の管壁の温度も上昇し、プラズマ電極
１２および冷却パイプ１６が共に熱膨張するけれども、
冷却パイプ１６の材料（例えばステンレス）とプラズマ
電極１２の材料（例えばモリブデン）との間には線膨張
率の差が通常存在するため、冷却パイプ１６に応力が加
わってそれが破損する危険性がある。
また、冷却パイプ１６を取り除くと、前述したようにプ
ラズマ電極１２の面内における温度分布の不均一性が大
になってプラズマ電極１２が歪み、イオン＃２の安定運
転が望めなくなる。
ラズマ電極１２の面内における温度分布の不均一性が大
になってプラズマ電極１２が歪み、イオン＃２の安定運
転が望めなくなる。
そこでこの発明は、電極の温度をその冷却パイプの温度
よりも高温に保持すると共に、電極の面内における温度
分布を均一にすることができるイオン源を提供すること
を目的とする。
よりも高温に保持すると共に、電極の面内における温度
分布を均一にすることができるイオン源を提供すること
を目的とする。
この発明のイオン源は、イオンビームを引き出すための
引出し電極系の内の少なくともイオンビーム最上流側の
電極に、支持体を介して冷却パイプを沿わせていること
を特徴とする。
引出し電極系の内の少なくともイオンビーム最上流側の
電極に、支持体を介して冷却パイプを沿わせていること
を特徴とする。
支持体における熱抵抗によって、冷却パイプと電極間に
温度差が付くため、電極の温度はその冷却パイプの温度
に比べて高温に保持される。しかも、熱の流れは基本的
には電極から支持体を経由して冷却パイプへと向かうた
め、電極の面内における温度分布の均一性も良い。
温度差が付くため、電極の温度はその冷却パイプの温度
に比べて高温に保持される。しかも、熱の流れは基本的
には電極から支持体を経由して冷却パイプへと向かうた
め、電極の面内における温度分布の均一性も良い。
第１図（Ａ）はこの発明の一実施例に係るイオン源を示
す概略断面図であり、同（Ｂ）はそのプラズマ電極の面
内における温度分布の概略例を示すグラフである。第２
図は、第１図の線■−■に沿う部分断面図である。第３
図と同一または対応する部分には同一符号を付し、以下
においては従来例との相違点を主に説明する。
す概略断面図であり、同（Ｂ）はそのプラズマ電極の面
内における温度分布の概略例を示すグラフである。第２
図は、第１図の線■−■に沿う部分断面図である。第３
図と同一または対応する部分には同一符号を付し、以下
においては従来例との相違点を主に説明する。
この実施例のイオン源２２においては、前述したような
プラズマ電極１２のプラズマ生成容器４内側の表面に、
複数の不連続の支持体２０を介して、前述したような冷
却パイプ１６を沿わせている。ちなみに、各支持体２０
とプラズマ電極１２や冷却パイプ１６間は、例えばロウ
付げによって固着している。
プラズマ電極１２のプラズマ生成容器４内側の表面に、
複数の不連続の支持体２０を介して、前述したような冷
却パイプ１６を沿わせている。ちなみに、各支持体２０
とプラズマ電極１２や冷却パイプ１６間は、例えばロウ
付げによって固着している。
このような構造によれば、各支持体２０には熱抵抗が存
在するため、この熱抵抗によって、プラズマやフィラメ
ント８から熱を受けるプラズマ電極１２とそれを冷却す
るための冷却パイプ１６との間に温度差ができる。つま
り、プラズマ電極ｌ２の温度を、冷却パイプ１６の温度
に比べて高温に保持することができる。
在するため、この熱抵抗によって、プラズマやフィラメ
ント８から熱を受けるプラズマ電極１２とそれを冷却す
るための冷却パイプ１６との間に温度差ができる。つま
り、プラズマ電極ｌ２の温度を、冷却パイプ１６の温度
に比べて高温に保持することができる。
その場合のプラズマ電極１２の面内における温度分布の
一例を第１図（Ｂ）に示す。図中のΔＴは、冷却パイプ
１６の管壁とそれに対向する部分のプラズマ電極１２と
の間の温度差で、これは第３図（Ｂ）中に実線で示した
従来の場合のプラズマ電極１２の面内における温度分布
との差に相当する。
一例を第１図（Ｂ）に示す。図中のΔＴは、冷却パイプ
１６の管壁とそれに対向する部分のプラズマ電極１２と
の間の温度差で、これは第３図（Ｂ）中に実線で示した
従来の場合のプラズマ電極１２の面内における温度分布
との差に相当する。
このようにこのイオン源２２によれば、冷却パイプ１６
に流す冷却媒体の流量を少なくしなくても、プラズマ電
極１２の温度をある程度高温に保つことができる。その
ため、リン等のような飽和蒸気圧の低いイオン源物質を
用いる場合にでも、プラズマ電極の表面に当該イオン源
物質が付着するのを防止して、引出し電極系において絶
縁破壊が起こったりプラズマ生成効率が低下したりする
ことを防止することができる。
に流す冷却媒体の流量を少なくしなくても、プラズマ電
極１２の温度をある程度高温に保つことができる。その
ため、リン等のような飽和蒸気圧の低いイオン源物質を
用いる場合にでも、プラズマ電極の表面に当該イオン源
物質が付着するのを防止して、引出し電極系において絶
縁破壊が起こったりプラズマ生成効率が低下したりする
ことを防止することができる。
また、冷却パイプ１６に流す冷却媒体の流量を少なくす
る必要が無いので、冷却パイプ１６の管壁の温度が上昇
することもなく、かつ支持体２０がプラズマ電極１２と
冷却パイプ１６との間の熱応力のクッション的な作用を
もするので、冷却パイプ１６が応力によって破損する等
の危険性もない。 しかも、プラズマ電極１２の熱の流
れは、基本的にはプラズマ電極１２から支持体２０を経
由して冷却パイプ１６へと向かうため、プラズマ電極１
２の面内における温度分布は、従来よりも全体がΔＴ上
がっているようなものとなり、従ってその均一性も良い
。それ故、プラズマ電極１２０面内の温度不均一による
熱歪みの発生も抑制される。
る必要が無いので、冷却パイプ１６の管壁の温度が上昇
することもなく、かつ支持体２０がプラズマ電極１２と
冷却パイプ１６との間の熱応力のクッション的な作用を
もするので、冷却パイプ１６が応力によって破損する等
の危険性もない。 しかも、プラズマ電極１２の熱の流
れは、基本的にはプラズマ電極１２から支持体２０を経
由して冷却パイプ１６へと向かうため、プラズマ電極１
２の面内における温度分布は、従来よりも全体がΔＴ上
がっているようなものとなり、従ってその均一性も良い
。それ故、プラズマ電極１２０面内の温度不均一による
熱歪みの発生も抑制される。
尚、前記支持体２０は、冷却パイプ１６の長さと同程度
の長さのものとするよりかは、この例のように短い寸法
のものを複数個不連続に設置する方が好ましく、そのよ
うにすれば、熱による延びを拘束する一箇所当たりの距
離が短くなるため、プラズマ電極１２と支持体２０間あ
るいは支持体２０と冷却パイプ１６間の熱応力をより低
減させることができる。
の長さのものとするよりかは、この例のように短い寸法
のものを複数個不連続に設置する方が好ましく、そのよ
うにすれば、熱による延びを拘束する一箇所当たりの距
離が短くなるため、プラズマ電極１２と支持体２０間あ
るいは支持体２０と冷却パイプ１６間の熱応力をより低
減させることができる。
また、支持体２０の材質は、プラズマ電極１２の材質に
比して熱伝導率が小さいものを使用するのが好ましく、
そのようにすれば容易に前述した温度差ΔＴをかせぐこ
とができる。
比して熱伝導率が小さいものを使用するのが好ましく、
そのようにすれば容易に前述した温度差ΔＴをかせぐこ
とができる。
また、上記のような冷却パイプ１６や支持体２０は、必
要に応じて、プラズマ電極１２以外の電極にも設けても
良い。
要に応じて、プラズマ電極１２以外の電極にも設けても
良い。
また、以上はいわゆるパケット型イオン源を例に説明し
たけれども、この発明はそれ以外のタイプのもの、例え
ば熱陰極とマグネトロン放電を組み合わせたいわゆるカ
ウフマン型イオン源や、マイクロ波による放電を用いた
いわゆるＥＣＲ型イオン源等にも適用することができる
。
たけれども、この発明はそれ以外のタイプのもの、例え
ば熱陰極とマグネトロン放電を組み合わせたいわゆるカ
ウフマン型イオン源や、マイクロ波による放電を用いた
いわゆるＥＣＲ型イオン源等にも適用することができる
。
以上のようにこの発明によれば、電極の温度をその冷却
パイプの温度よりも高温に保持すると共に、当該電極の
面内における温度分布を均一にすることができる。その
結果例えば、飽和蒸気圧の低い物質から成りしかも大口
径のイオンビームを引き出す場合にでも、安定してかつ
効率良く引き出すことが可能となる。
パイプの温度よりも高温に保持すると共に、当該電極の
面内における温度分布を均一にすることができる。その
結果例えば、飽和蒸気圧の低い物質から成りしかも大口
径のイオンビームを引き出す場合にでも、安定してかつ
効率良く引き出すことが可能となる。
第１図（Ａ）はこの発明の一実施例に係るイオン源を示
す概略断面図であり、同（Ｂ）はそのプラズマ電極の面
内における温度分布の概略例を示すグラフである。第２
図は、第１図の線■−■に沿う部分断面図である。第３
図（Ａ）は従来のイオン源の一例を示す概略断面図であ
り、同（Ｂ）はそのプラズマ電極の面内における温度分
布の概略例を示すグラフである。 １２・・・プラズマ電極、１４・・・イオンビーム、１
６・・・冷却パイプ、２０・・・支持体、２２・・。 実施例に係るイオン源。
す概略断面図であり、同（Ｂ）はそのプラズマ電極の面
内における温度分布の概略例を示すグラフである。第２
図は、第１図の線■−■に沿う部分断面図である。第３
図（Ａ）は従来のイオン源の一例を示す概略断面図であ
り、同（Ｂ）はそのプラズマ電極の面内における温度分
布の概略例を示すグラフである。 １２・・・プラズマ電極、１４・・・イオンビーム、１
６・・・冷却パイプ、２０・・・支持体、２２・・。 実施例に係るイオン源。
Claims (1)
- （１）イオンビームを引き出すための引出し電極系の内
の少なくともイオンビーム最上流側の電極に、支持体を
介して冷却パイプを沿わせていることを特徴とするイオ
ン源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62089282A JP2517955B2 (ja) | 1987-04-11 | 1987-04-11 | イオン源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62089282A JP2517955B2 (ja) | 1987-04-11 | 1987-04-11 | イオン源 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63254639A true JPS63254639A (ja) | 1988-10-21 |
| JP2517955B2 JP2517955B2 (ja) | 1996-07-24 |
Family
ID=13966356
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62089282A Expired - Lifetime JP2517955B2 (ja) | 1987-04-11 | 1987-04-11 | イオン源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2517955B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02244546A (ja) * | 1989-03-16 | 1990-09-28 | Nissin Electric Co Ltd | イオン源用電極 |
| JPH0366147U (ja) * | 1989-10-31 | 1991-06-27 | ||
| JP2014053319A (ja) * | 2006-06-12 | 2014-03-20 | Semequip Inc | イオン注入に使用するためのイオンをイオン源から抽出するための方法および装置 |
| CN109671602A (zh) * | 2018-11-15 | 2019-04-23 | 温州职业技术学院 | 基于热电子放电的复合电子源 |
-
1987
- 1987-04-11 JP JP62089282A patent/JP2517955B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02244546A (ja) * | 1989-03-16 | 1990-09-28 | Nissin Electric Co Ltd | イオン源用電極 |
| JPH0366147U (ja) * | 1989-10-31 | 1991-06-27 | ||
| JP2014053319A (ja) * | 2006-06-12 | 2014-03-20 | Semequip Inc | イオン注入に使用するためのイオンをイオン源から抽出するための方法および装置 |
| CN109671602A (zh) * | 2018-11-15 | 2019-04-23 | 温州职业技术学院 | 基于热电子放电的复合电子源 |
| CN109671602B (zh) * | 2018-11-15 | 2021-05-21 | 温州职业技术学院 | 基于热电子放电的复合电子源 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2517955B2 (ja) | 1996-07-24 |
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