JPS6332835A

JPS6332835A - イオン源装置

Info

Publication number: JPS6332835A
Application number: JP61172737A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Hashimoto; 清橋本
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1986-07-24
Filing date: 1986-07-24
Publication date: 1988-02-12

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】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）この発明は、負イオン生成機能をもつイオン生成室から
負イオンを引出し、加速するイオン源に関する。

（従来の技術）イオン生成室か・ら負イオン成分を引出し加速する場合
には、第４図に示すように引き出し方向に正電場を加え
る。しかし、イオン生成室１には通常電子が存在し、引
出しビーム８には負イオンと電子が混在する。そのため
、負イオンを所要のエネルギに加速するまえに、負イオ
ンと電子の分離を行なう必要がある。第４図は、プラズ
マ加熱用中性粒子入射装置を例示した図である。同図に
よって従来技術を説明する。負イオンと電子の混合ビー
ム８は、イオン生成室ｌから多孔のプラズマ電極２の孔
をとおってひき出され、電子と負イオンの分離機能をも
つ分離電極４の間をとおる間に電子除去が行なわれる。

こののち、電極４，６の間に印加された電圧によつて所
要エネルギに加速され、中性化セルフで中性化された後
プラズマに入射される。

第５図は、電子と負イオンの分離の方法を模式的に示し
た図である。同図は、文献″″Ｈａ　１ｍｅ　ｓ　、Ａ
　。

Ｊ、Ｔ、、　Ｇｒｅｅｎ、Ｔ、Ｓ、、　Ｐｒｏｃ、３ｒ
ｄ　Ｉｎｔ’Ｊ　Ｓｙｍｐｏ、ｏｎＰｒｏｄｕｃｔｉｏ
ｎ　ａｎｄ　Ｎｅｕｔｒａｌｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｎ
ｅｇａｔｉｖｅＩｏｎｓ　ａｎｄ　Ｂｅａｍｓ　　Ｂｒ
ｏｃｋｈａｖｅｎ　ＡＩＰ　ＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅＰｒ
ｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　　Ｎｎ　ｌ　ｌ　ｌ　　（Ｅｄｉ
　ｔｅｄｂｙ　Ｋ、Ｐｒｅｌｅｃ　）　。

Ｐ、４２９．　（１９８３）　’ に開示されている方法で、磁場によって電子と負イオン
の分離を行なう。１０は永久磁石、１１は磁力線を示す
。質量の小さな電子は、磁場によって容易に偏向されて
分離電極４に衝突して除去され−る。一方、質量の大き
な負イオンは殆ど偏向されることなく通過する。このと
き、電子は電極２〜４の間の電位差Ｖｅｘｔに相当する
エネルギをも・て電極に衝突するため、電極の熱負荷は
大きい。熱負荷を下げるにはＶｅｘｔを小さくすればよ
いが、Ｖｅｘｔを下げると引出しビームの電流も小さく
な７てしまう。

（発明が解決しようとする問題点）従来技術では引出し電流量を下げることなく、分離電極
４の熱負荷を小さくすることは困難であった。本発明は
この点に鑑みてなされたもので、引出し電流量を下げる
ことなく分離電極の熱・負荷を下げることを目的とする
。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段）本発明では、電極２と４の間に新たな電極（以下引出し
電極）を設け、引出し電極の電位を２と４よりいずれよ
りも高くする。２と引出し電極の間の電圧はＶｅｘｔと
し、引出し電極と４の間には、Ｖｅｘｔより小さな電圧
を印加する。

（作　用）本発明の構成によると、Ｖｅｘｔによって所要電流がひ
きだされ、そののち引出し電極と分離電極４の間に加え
られた減速電場によって、混合ビーム８のエネルギが減
少させられる。この作用によって、電子が分離電極に衝
突する際のエネルギが小さくなり、同電極の熱負荷を大
きく低減す′ることかできる。ビームを高エネルギで引
出したのち減速するという方法は、低エネルギのビーム
を大量に引出す際に用いられる方法である。例えば、文
献’　Ｓｕｇａｗａｒａ、Ｔ、Ｈａｙａｓｈｉ　、に、
　、Ｐｒｏｃ、５ｔｈ　Ｓｙｍｐｏ　、ｏｎＩｏｎ　５
ｏｕｒｃｅ　ａｎｄ　Ｉｏｎ−Ａｓｓｉｓｔｅｄ　Ｔｅ
ｃｈｎｄｏｇｙ、Ｔｏｋｙｏ。

Ｐ１８１．（１９８１）’　　に記載されている。

本発明は、この方法と電子と負イオンの分離手段を組合
わせて構成することによって、目的を達成したものであ
る。

（実施例）第１図に本発明の実施例を示す。同図の３が前記引出し
電極である。２と３にはビーム引出しに必要な電圧Ｖｅ
ｘｔを加え、３と４には減速用の電圧Ｖｒｅｔを加える
。電子が４１こ衝突する際には（Ｖｅｘｔ−Ｖｒｅｔ　
）のエネルギに減少する。電子を分離された負イオンビ
ームは４．６の間に加えられた電圧によって所要エネル
ギに加速される。同図では負イオンの最終エネルギは（
Ｖｅｘｔ　−Ｖｒｅｔ　−１−Ｖａｃｃ　）となる。数
値例をあげる。ガス放電によってＤ−成分を得る前記中
性粒子入射装置を例示する。３０）〜５０　ｍＡ／ｄの
Ｄ−を引出した際には、概ね１００〜２００　ｍＡ／ｃ
ｒ／ｌの電子が混在する。このビームの引出しに必要な
Ｖｅｘｔは約５ｋＶである。ビーム引出しに加速−減速
の方法をとらない第４図の場合には電子による４つの熱
負荷は、５００〜ｌ　ｋＷ／ｃ！ｌｔとなる。これに対
し、第１図の場合には、Ｖｒｅｔ＝＝４ｋＶとすると、
熱負荷は１００〜２００　Ｗ／ｃｄ　　となり大幅な減
少となる。

第２図に前記の磁場を用いた分離電極の具体的な構造を
示す。１３はビーム通過用の孔で、混合ビーム８はこの
孔を通過する間ｌこ磁場ｌこよって電子をはぎとられる
。１２は水冷管である。

負イオン電子の別の分離方法を第３図に示す。

４本の電極に、第３図（ａ）に示すように直流と交流を
重畳した電圧を印加すると、質量弁別作用がある。この
方法は、４１極マスフィルタとして多用されている。こ
の電極を第３図中）に示すように、構成して多孔型電極
とすることにより、分離電極４として第２図の場合と同
様の効果が得られる。

さらに当該方法は次のような利点をもつ。第２図に示す
構成の場合には、電子、イオンのエネルギが小さい場合
には、電子のみならず、イオンも偏向される。それｌこ
対して、４重極フイルタの場合にはエネルギによらず質
量弁別ができ、印加電圧や、交流の周波数を適当にえら
ぶこ）とにより、イオンを偏向させることなくイオン、
電子の分離が行なえる。したがって、電子のエネルギを
充分下げることができ、本発明の効果をさらに高めるこ
とができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、引出し電流をへらすことなく電子と負
イオンの分離を行ない、分離電極の熱負荷を低減できる
。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示す構成図、第２図は磁場
を用いた電子自負イオン分離電極を示す断面斜視図、第
３図は４重極フイルタを用いた分離電極を示す断面斜視
図、第４図は従来の負イオン源を示す構成図、第５図は
電子会員イオンの分離方法を示す模式図である。１・・・イオン生成室、２・・・プラズマ電極、３・・
・引出し電極、４・・・分離電極、６・・・接地電極、
７・・・中性化セル、８・・・電子・負イオン混合ビー
ム、９・・・負イオンビーム、ｌＯ・・・磁石、１１・
・・磁力線、１２・・・水冷管、１３・・・ビーム通過
孔。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）負イオンを生成するイオン生成室から、負イオン
を引出し加速するイオン源において、前記負イオンの引
出される引出し部に電子と負イオンを分離できる機能を
有する分離電極を設け、前記イオン生成室と前記分離電
極との間に引出し用電極を設け、各電極に与える電位を
イオン生成室、分離電極、引出し用電極の順に高くした
ことを特徴とするイオン源装置。
（２）分離電極として、負イオンの通過路に平行して、
その周囲に均等に４本の棒状電極を配設し、各電極に直
流と交流の重畳した電圧を与え、通過路をはさんで相対
する電極は同電位とし、相隣る電極は互に反対符号の電
位としたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
イオン源装置。
（３）引出し部に用いる電極、及び負イオンの加速用に
用いる電極において、各電極に多数の負イオン通過路を
設けたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のイ
オン源装置。
（４）各通過路の周囲に棒状電極を配設した分離電極を
有することを特徴とする、特許請求の範囲第２項記載の
イオン源装置。
（５）負イオン通過路と棒状電極を２次元直角方向に交
互に配置し、各棒状電極を相隣る通過孔で共有したこと
を特徴とする特許請求の範囲第４項記載のイオン源装置
。