KR100978618B1 - Magnetic field strength compensation method and device of Electron Cyclotron Resonance ion source - Google Patents

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Abstract

본 발명은 ECR 이온소스의 설계 및 제작과정에서 이미 결정되어진 영구자석 등의 구조 변경없이 ECR 이온소스에서 미러 자장이 최소가 되는 위치의 자장강도(Bmin)를 변화시킬 수 있도록 한 ECR 이온소스의 자장강도 보정방법 및 그 장치에 관한 것으로, 플라즈마 챔버의 외부 양측에 구비된 한 쌍의 영구자석에 의해 플라즈마 챔버의 내부에 미러 자장이 형성되고, 플라즈마 챔버 내부의 플라즈마는 영구자석 사이의 플라즈마 챔버 외측에 구비된 6극 영구자석에 의해 동경방향으로 가두어지도록 함에 있어서, 상기 영구자석 사이의 중간지점을 기준점으로 하고, 상기 기준점을 중심으로 한 쌍의 가동식 철요크를 대칭으로 이동시켜 미러 자장이 최소가 되는 위치의 자장강도가 변화될 수 있도록 함으로써 ECR 이온소스의 설계 및 제작과정에서 이미 결정되어진 영구자석 등의 구조 변경없이 보다 간단하게 최적의 빔 강도를 얻을 수 있는 효과를 갖게 된다.The present invention is to change the magnetic field strength (Bmin) of the minimum position of the mirror magnetic field in the ECR ion source without changing the structure of permanent magnets, etc., which have already been determined during the design and fabrication of the ECR ion source. An intensity correction method and apparatus thereof, wherein a mirror magnetic field is formed inside a plasma chamber by a pair of permanent magnets provided on both outer sides of the plasma chamber, and the plasma inside the plasma chamber is disposed outside the plasma chamber between the permanent magnets. In the confinement in the radial direction by the provided six-pole permanent magnet, the middle point between the permanent magnets as a reference point, and a pair of movable yokes are symmetrically moved around the reference point to minimize the mirror magnetic field. By allowing the magnetic field strength of the position to be varied, it is already determined during the design and fabrication of the ECR ion source. It is possible to obtain an optimum beam intensity more simply without changing the structure of the true permanent magnet.

플라즈마 챔버, 6극 자석, 영구자석부, 가동 연철요크, 하우징 연철요크 Plasma Chamber, 6-pole Magnet, Permanent Magnet, Movable Wrought Iron Yoke, Housing Wrought Iron Yoke

Description

ＥＣＲ 이온소스의 자장강도 보정방법 및 장치{Magnetic field strength compensation method and device of Electron Cyclotron Resonance ion source}Magnetic field strength compensation method and device of Electron Cyclotron Resonance ion source

도 1은 종래의 ECR 이온소스의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도.1 is a schematic view showing the configuration of a conventional ECR ion source.

도 2는 본 발명에 의한 ECR 이온소스의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도.Figure 2 is a schematic diagram showing the configuration of the ECR ion source according to the present invention.

도 3은 본 발명에 의한 ECR 이온소스의 분리 사시도.Figure 3 is an exploded perspective view of the ECR ion source according to the present invention.

도 4는 자장세기와 축위치Z 사이의 관계를 나타낸 그래프.4 is a graph showing the relationship between magnetic field strength and axis position Z;

도 5는 이온위치와 최소가 되는 자장세기(Bmin)의 관계를 나타낸 그래프.5 is a graph showing the relationship between the ion position and the minimum magnetic field strength (Bmin).

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명DESCRIPTION OF THE REFERENCE NUMERALS

1:플라즈마 챔버 1a:마이크로파 주입부1: plasma chamber 1a: microwave injection part

1b:이온 인출부 2:6극 자석1b: ion lead-out 2: 6 pole magnet

3,4,5,6:제1,2 영구자석 7,7a:가동식 철요크3, 4, 5, 6: 1, 2 permanent magnet 7, 7a: movable iron yoke

8:철요크 커버 9,10:영구자석8: Iron York cover 9, 10: permanent magnet

11:플라즈마 전극 11a:이온 통과공11: plasma electrode 11a: ion through hole

12:인출 전극 30:챔버 관통공12: lead-out electrode 30: chamber through hole

71:철요크 몸체 72:자석 관통공71: iron yoke body 72: magnet through hole

80:커버몸체 121:이온 인출공80: cover body 121: ion drawer

122,122a:이온 출구122,122a: ion outlet

본 발명은 ECR 이온소스에 관한 것으로, 보다 상세하게는 ECR 이온소스의 설계 및 제작과정에서 이미 결정되어진 영구자석 등의 구조 변경없이 ECR 이온소스에서 미러 자장이 최소가 되는 위치의 자장강도(Bmin)를 변화시켜 보다 최적화된 빔 강도를 얻을 수 있도록 한 ECR 이온소스의 자장강도 보정방법 및 그 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an ECR ion source, and more particularly, the magnetic field strength (Bmin) of the position where the mirror magnetic field is minimized in the ECR ion source without changing the structure of the permanent magnet, which is already determined during the design and fabrication of the ECR ion source. The present invention relates to a method for correcting a magnetic field strength of an ECR ion source and a device thereof to obtain a more optimized beam intensity.

이미 알려진 바와 같이 ECR 이온소스는 챔버 내부의 기체에 마이크로파를 입사시켜 자장을 걸었을 때, 자장에 의한 회전주파수와 마이크로파 주파수가 일치하여 발생되는 전자 사이클로트론 공명현상(ECR; Electron Cyclotron Resonance)을 이용하여 플라즈마를 생성하고 챔버의 내부에 가두어 이온을 인출해서 사용할 수 있도록 하는 것이다.As is known, the ECR ion source uses Electron Cyclotron Resonance (ECR), which is generated when the rotational frequency of the magnetic field and the microwave frequency coincide with each other when the microwave is incident on the gas inside the chamber. Plasma is generated and trapped inside the chamber so that ions can be extracted and used.

도 1은 종래의 ECR 이온소스의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다.1 is a configuration diagram schematically showing the configuration of a conventional ECR ion source.

이에 도시된 바와 같이 ECR 이온소스는 마이크로파 주입부(1a) 및 이온 인출부(1b)를 갖는 플라즈마 챔버(1)가 구비되고, 상기 플라즈마 챔버(1)의 외측에는 플라즈마 챔버(1)의 내부에서 생성된 플라즈마를 챔버 내부에 가두어 두기 위하여 6극 영구자석(Hexapole magnet)(2)이 구비되며, 상기 6극 영구자석(2)의 외측 및 양측에는 두 극이 접합된 한 쌍의 제1 영구자석(3)(4) 및 두 극이 분리된 제2 영구자석(5)(6)이 구비되어 미러 자장을 형성하도록 구성되어 있다.As shown therein, the ECR ion source is provided with a plasma chamber 1 having a microwave injection unit 1a and an ion extracting unit 1b, and is formed inside the plasma chamber 1 outside the plasma chamber 1. A six-pole permanent magnet 2 is provided to trap the generated plasma inside the chamber, and a pair of first permanent magnets having two poles bonded to the outside and both sides of the six-pole permanent magnet 2. (3) (4) and second permanent magnets (5) (6) separated by two poles are provided to form a mirror magnetic field.

그리고, 이온 인출부(1b)는 플라즈마 전극(Plasma electrode)(11)과 인출 전극(Extraction electrode)(12)로 구성되는 것으로서, 상기 플라즈마 전극(11)은 중앙부에 이온 통과공(11a)을 가지며 마이크로 주입부(1a) 측으로 경사진 콘 형태의 판체로 형성되어 플라즈마 챔버(1)의 내측면에 고정된다.In addition, the ion extracting part 1b is composed of a plasma electrode 11 and an extraction electrode 12, and the plasma electrode 11 has an ion passage hole 11a at the center thereof. It is formed of a cone-shaped plate inclined toward the micro injection portion 1a and is fixed to the inner side surface of the plasma chamber 1.

또한, 인출 전극(12)은 챔버 내의 이온 인출방향에 대하여 플라즈마 전극(11)의 후방측에 위치하며, 이 역시 중앙부에 이온 인출공(121)을 가지며 마이크로 주입부(1a) 측으로 경사진 콘 형태로 형성되고 그 단부로부터 길이를 연장하여 동일 직경을 이루는 원통형으로 이온 출구(122)가 형성되어 있다.In addition, the extraction electrode 12 is located at the rear side of the plasma electrode 11 with respect to the ion extraction direction in the chamber, which also has an ion extraction hole 121 in the center and is inclined toward the micro-injection portion 1a. And an ion outlet 122 is formed in a cylindrical shape having the same diameter by extending the length from the end thereof.

이와같이 구성된 종래의 ECR 이온소스는 마이크로파 주입부(1a)를 통해 플라즈마 챔버(1) 내부의 기체에 마이크로파가 입사되면, 마이크로파 에너지가 구속전자에 전달되고 에너지를 흡수한 구속전자는 원자로부터 이탈되어 자유전자가 된다.In the conventional ECR ion source configured as described above, when microwaves enter the gas inside the plasma chamber 1 through the microwave injection unit 1a, microwave energy is transferred to the restraining electrons, and the restraining electrons absorbing the energy are freed from the atom. It becomes the former.

그리고, 추가로 영구자석을 이용하여 이 영역에 자장을 가하면 전자는 로렌쯔(Lorentz)힘에 따라 회전운동을 하게 되는 것으로서, 2.45 GHz의 마이크로파를 입사시킬 경우에 수직자기장을 875 Gauss의 세기로 걸어주면, 자기장에 의한 전자의 회전주파수와 마이크로파 주파수가 일치하여 공명이 일어나고, 전자의 속도 즉, 운동에너지가 증가하면서 회전반경이 커지게 된다.In addition, when the magnetic field is applied to this area by using permanent magnets, the electrons are rotated according to the Lorentz force. When a microwave of 2.45 GHz is incident, the vertical magnetic field is applied at an intensity of 875 Gauss. Resonance occurs due to the coincidence of the rotational frequency of the electron by the magnetic field and the microwave frequency, and the radius of rotation increases as the speed of the electron, that is, the kinetic energy increases.

플라즈마 내의 전자는 이 영역을 지나면서 공명에 의해 가속되어 큰 에너지를 얻게 되고, 형성된 자장에 의해 플라즈마 챔버 벽으로의 확산 손실이 줄어들면서 기체의 이온화율이 높아지기 때문에 낮은 압력에서도 높은 밀도의 플라즈마를 얻을 수 있게 되는 것이다.The electrons in the plasma are accelerated by resonance as they pass through this region to obtain a large energy, and a high density of plasma is obtained even at low pressure because the formed magnetic field reduces the diffusion loss to the plasma chamber wall and increases the ionization rate of the gas. It will be possible.

또한, 이렇게 생성된 플라즈마는 6극 자석(2)을 이용하여 플라즈마 챔버(1)의 내부에 가두게 되는 것이며, 인출 전극(12)에 인가되는 전압에 의해서 플라즈마 챔버(1) 내부의 이온은 플라즈마 전극(11)의 이온 통과공(11a)을 거쳐 인출 전극(12)의 이온 인출공(121)을 통해 인출되는데, 이때 인출되는 이온은 동일한 직경의 원통체로 형성된 인출 전극(12)의 이온 출구(122)에 의해서 균일한 이온빔의 형태로 인출되는 것이다. 여기서, 미설명 부호 1c는, 절연체(Insulator)이다.In addition, the generated plasma is confined in the plasma chamber 1 using the six-pole magnet 2, and ions in the plasma chamber 1 are plasma by the voltage applied to the extraction electrode 12. It is withdrawn through the ion withdrawing hole 121 of the withdrawing electrode 12 through the ion passage hole 11a of the electrode 11, in which the withdrawn ions exit the ion outlet of the withdrawing electrode 12 formed of a cylindrical body having the same diameter. 122) is drawn out in the form of a uniform ion beam. Here, reference numeral 1c denotes an insulator.

도 2는 전형적인 축방향 위치에 따른 자장의 세기를 나타낸 그래프로서, 이에 도시된 바와 같이 플라즈마 챔버의 주입부 위치를 '0'이라 했을 때, 축방향에 대하여 영구자석이 위치하는 플라즈마 챔버의 주입부 및 인출부에서 미러 자장이 비교적 높게 나타나는데 반하여, 영구자석이 위치하지 않은 플라즈마 중간지점에서는 미러 자장이 최소로 나타나게 된다.Figure 2 is a graph showing the intensity of the magnetic field according to the typical axial position, as shown in the injection section of the plasma chamber when the position of the injection portion of the plasma chamber '0', as shown in the axial direction While the magnetic field of the mirror is relatively high at the lead-out portion, the mirror magnetic field is minimal at the plasma intermediate point where the permanent magnet is not located.

즉, Bmin은 미러 자장이 최소가 되는 장소 및 위치(대략 250mm)의 자장세기이고, Binj 및 Bext는 영구자석과 인접한 플라즈마 챔버의 주입부 및 인출부 측의 자장세기를 나타낸 것이다. In other words, Bmin is the magnetic field strength of the place and location (approximately 250 mm) where the mirror magnetic field is minimum, and Binj and Bext represent the magnetic field strengths on the inlet and outlet sides of the plasma chamber adjacent to the permanent magnet.

한편, ECR 이온소스로부터 인출되는 빔의 강도는 자장강도에 강한 의존성을 가지며, 특히 미러 자장이 최소가 되는 장소의 자장강도(Bmin)는 빔 강도에 큰 영향을 주게 된다.On the other hand, the intensity of the beam drawn out from the ECR ion source has a strong dependence on the magnetic field strength. In particular, the magnetic field strength Bmin at the place where the mirror magnetic field is minimized has a great influence on the beam intensity.

통상, ECR 이온소스는 최적화된 빔 강도를 만족하기 위해 설계과정을 거쳐 ECR 이온소스를 제작하게 되나, 실제 실험을 통하여 빔 강도를 측정하여 보면 원하는 최적화된 빔 강도가 나오지 않게 되는 경우가 많다.In general, the ECR ion source manufactures the ECR ion source through a design process to satisfy the optimized beam intensity, but when the beam intensity is measured through actual experiments, the desired optimized beam intensity is often not obtained.

그것은 자장강도에 강한 의존성을 지닌 빔 강도의 특성에 의한 것으로서, 미러 자장을 형성하는 영구자석 등의 구조를 설계하는 과정에서 그 원인을 찾을 수 있다.It is due to the characteristic of the beam intensity having a strong dependence on the magnetic field strength, which can be found in the process of designing a structure such as a permanent magnet forming the mirror magnetic field.

그러나, 이미 완성된 상태, 즉 영구자석 등의 구조가 결정된 상태에서 자장강도의 변화를 갖는 것은 거의 불가능하므로 ECR 이온소스를 설계 및 제작할 때 보다 세심한 주의를 요한다.However, since it is almost impossible to have a change in the magnetic field strength in the already completed state, that is, the structure of the permanent magnet or the like is determined, more careful care is required when designing and manufacturing the ECR ion source.

또한, ECR 이온소스의 재설계 및 제작에 따른 작업의 번거로움 및 불편성은 물론 작업의 비효율성에 따른 시간적, 경제적 낭비를 초래하는 문제점을 안고 있는 것이다.In addition, there is a problem of causing time and economic waste due to work inefficiency and inconvenience, as well as the cumbersome and inconvenient work of the ECR ion source.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 발명된 것으로서, 그 목적은 ECR 이온소스의 설계 및 제작과정에서 이미 결정되어진 영구자석 등의 구조 변경없이 ECR 이온소스에서 미러 자장이 최소가 되는 위치의 자장강도(Bmin)를 변화시켜 보다 최적화된 빔 강도를 얻을 수 있도록 하는데 있다.Accordingly, the present invention has been invented to solve the conventional problems as described above, the object of which is to minimize the magnetic field of the mirror in the ECR ion source without changing the structure of the permanent magnet, etc., which have already been determined in the design and manufacturing process of the ECR ion source. It is to change the magnetic field strength (Bmin) of the position to be to obtain a more optimized beam intensity.

이러한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 플라즈마 챔버의 외부 양측에 구비된 한 쌍의 영구자석에 의해 플라즈마 챔버의 내부에 미러 자장이 형성되고, 플라즈마 챔버 내부의 플라즈마는 영구자석 사이의 플라즈마 챔버 외측에 구비된 6극 영구자석에 의해 동경방향으로 가두어지도록 함에 있어서, 상기 영구자석 사이의 중간지점을 기준점으로 하고, 상기 기준점을 중심으로 한 쌍의 가동식 철요크를 대칭으로 이동시켜 미러 자장이 최소가 되는 위치의 자장강도가 변화될 수 있도록 한 것을 특징으로 한 ECR 이온소스의 자장강도 보정방법이 제공된다.In order to achieve the object of the present invention, a mirror magnetic field is formed inside the plasma chamber by a pair of permanent magnets provided on both outer sides of the plasma chamber, and the plasma inside the plasma chamber is provided outside the plasma chamber between the permanent magnets. Confined in the radial direction by the six-pole permanent magnet, the intermediate point between the permanent magnets is a reference point, and a pair of movable iron yokes are symmetrically moved around the reference point to minimize the mirror magnetic field. A magnetic field strength correction method of an ECR ion source is provided, wherein the magnetic field strength of the ECR is changed.

또한, 상기 영구자석 및 철요크의 외부에 철요크 커버를 구비하여 상기 철요크 커버에 의해 자기장의 세기를 크게할 수 있도록 한 것을 특징으로 한 것이다In addition, it is characterized in that the iron yoke cover on the outside of the permanent magnet and the iron yoke to increase the strength of the magnetic field by the iron yoke cover

또한, 마이크로파 주입부 및 이온 인출부를 갖는 플라즈마 챔버의 외부 양측에 구비되어 미러 자장을 형성하는 영구자석과, 상기 영구자석 사이의 플라즈마 챔버의 외측에 구비되어 플라즈마를 동경방향으로 가두는 6극 영구자석이 구비됨에 있어서, 상기 영구자석의 사이에 한 쌍의 철요크가 영구자석 사이의 중간지점에서 서로 대칭으로 이동가능하게 구비된 것을 특징으로 한 ECR 이온소스의 자장강도 보정장치가 제공된다.In addition, a permanent magnet provided on both outer sides of the plasma chamber having a microwave injection unit and an ion extracting unit to form a mirror magnetic field, and a six-pole permanent magnet provided outside the plasma chamber between the permanent magnets to confine the plasma in the radial direction. In the provided, the magnetic field strength correction device of the ECR ion source is provided, characterized in that a pair of iron yoke between the permanent magnets are symmetrically movable at each intermediate point between the permanent magnets.

또한, 상기 영구자석 및 가동식 철 요크의 외측에 철요크 커버가 구비된 것을 특징으로 한다.In addition, an iron yoke cover is provided on the outside of the permanent magnet and the movable iron yoke.

또한, 상기 가동식 철요크는 영구자석과 동일한 직경으로 형성한 철요크 몸체로 형성되고, 상기 철요크 커버는 영구자석 및 가동식 철요크에 상응하는 내경을 갖는 커버몸체로 형성된 것을 특징으로 한다.In addition, the movable iron yoke is formed of an iron yoke body formed of the same diameter as the permanent magnet, the iron yoke cover is characterized in that formed of a cover body having an inner diameter corresponding to the permanent magnet and the movable iron yoke.

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 구성을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the configuration of the present invention.

도 2는 본 발명에 의한 ECR 이온소스의 개략 구성도이고, 도 3은 본 발명의 철요크 구조를 나타낸 분리 사시도이다.Figure 2 is a schematic configuration diagram of an ECR ion source according to the present invention, Figure 3 is an exploded perspective view showing the iron yoke structure of the present invention.

이에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 ECR 이온소스는 통상에서와 같이 마 이크로파 주입부(1a) 및 이온 인출부(1b)를 갖는 플라즈마 챔버(1)가 구비되고, 상기 플라즈마 챔버(1)의 외부 양측에는 미러 자장을 형성하는 한 쌍의 영구자석(9)(10)이 구비되며, 상기 영구자석(9)(10) 사이의 플라즈마 챔버(1) 외측에는 챔버 내부의 플라즈마를 동경방향으로 가두기 위한 6극 영구자석(Hexapole magnet)(2)이 구비된다.As shown therein, the ECR ion source according to the present invention is provided with a plasma chamber 1 having a microwave injection unit 1a and an ion extracting unit 1b as usual, and the plasma chamber 1 is A pair of permanent magnets (9) and (10) are formed on both outer sides to form a mirror magnetic field, and the plasma inside the chamber is trapped in the radial direction outside the plasma chamber (1) between the permanent magnets (9) and (10). Hexapole magnet (2) is provided for.

또한, 상기 이온 인출부(1b)는 중앙부에 이온 통과공(11a)이 형성된 플라즈마 전극(Plasma electrode)(11)과, 상기 이온 통과공(11a)에 동축을 이루는 이온 인출공(121)과 후방측으로 이온 출구(122)를 갖는 인출 전극(Extraction electrode)(12)으로 구성되어 인출전극(12)에 인가되는 전압에 의해서 플라즈마 챔버(1) 내부의 이온을 빔 형태로 인출할 수 있도록 구성되어 있는 것이다.In addition, the ion extracting portion 1b is rearward from the plasma electrode 11 having the ion passage hole 11a formed at the center thereof, and the ion extracting hole 121 coaxially formed with the ion passage hole 11a. It is composed of an extraction electrode 12 having an ion outlet 122 to the side and configured to extract ions in the plasma chamber 1 in a beam form by a voltage applied to the extraction electrode 12. will be.

한편, 상기 영구자석(9)(10)에 의해 형성된 미러 자장은 영구자석(9)(10)과 인접한 플라즈마 챔버(1)의 주입부와 인출부 측에서 비교적 높게 나타나는데 반하여, 영구자석(9)(10)이 위치하지 않은 플라즈마 챔버(1)의 중간지점에서는 최소가 되고, 이 미러 자장이 최소가 되는 위치의 자장강도(Bmin)는 빔 강도에 큰 영향을 미친다.(도 4 참조.)On the other hand, the mirror magnetic field formed by the permanent magnets (9) and (10) is relatively high at the injection and withdrawal portions of the plasma chamber (1) adjacent to the permanent magnets (9) and (10), whereas the permanent magnet (9) The minimum is at the midpoint of the plasma chamber 1 where no 10 is located, and the magnetic field strength Bmin at the position where this mirror magnetic field is minimum has a great influence on the beam intensity (see Fig. 4).

이에 본 발명은 자장에 영향을 미치는 철요크를 이용하여 미러 자장이 최소가 되는 위치의 자장강도(Bmin)를 변화시킬 수 있도록 하는 것을 특징으로 하고 있는 것이며, 이 자장강도의 변화에 의해 빔 강도 역시 변화됨으로써 영구자석 등의 구조 변경없이 최적화된 빔 강도를 얻을 수 있게 되는 것으로서, 이를 좀더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.Accordingly, the present invention is characterized in that the magnetic field strength (Bmin) at the position where the mirror magnetic field is minimized by using the iron yoke affecting the magnetic field, and the beam intensity is also changed by the change of the magnetic field strength. By changing it is possible to obtain an optimized beam intensity without changing the structure of the permanent magnets, such as described in more detail as follows.

도 2에 도시된 바와 같이 본 발명은 영구자석(9)(10) 사이의 중간지점을 기준점(10)으로 하고, 상기 영구자석(9)(10) 사이에 구비된 6극 영구자석(2)의 외측에 한 쌍의 가동식 철요크(7)(7a)를 구비하게 되는데, 이때 상기 가동식 철요크(7)(7a)는 상기 기준점(10)을 중심으로 좌.우 대칭으로 이동 가능하게 구비된다.As shown in FIG. 2, the present invention uses a midpoint between the permanent magnets 9 and 10 as a reference point 10, and a six-pole permanent magnet 2 provided between the permanent magnets 9 and 10. A pair of movable iron yoke (7) (7a) on the outside of the, wherein the movable iron yoke (7) (7a) is provided to be able to move left and right symmetry around the reference point (10). .

이렇게 기준점(10)을 중심으로 좌.우에 철요크(7)(7a)를 구비하게 되면, 영구자석(9)(10)의 두 극 사이의 자기력이 가동식 철요크(7)(7a)에 영향을 미치게 되고, 상기 가동식 철요크(7)(7a)의 사이에도 자기력이 미치게 되는 것이며, 가동식 철요크(7)(7a)를 좌.우 대칭으로 이동시킬수록 상기 가동식 철요크(7)(7a)에 미치는 영구자석(9)(10)의 자기력이 커지게 됨으로써 미러 자장이 최소가 되는 위치의 자장강도(Bmin)를 크게 할 수 있게 되는 것이다.When the iron yoke (7) (7a) is provided on the left and right around the reference point (10), the magnetic force between the two poles of the permanent magnet (9) (10) affects the movable iron yoke (7) (7a). The magnetic force is also extended between the movable iron yoke (7) (7a), the movable iron yoke (7) (7a) as the movable iron yoke (7) (7a) is moved left and right symmetrically. By increasing the magnetic force of the permanent magnets (9) and (10) in the ()) it is possible to increase the magnetic field strength (Bmin) of the position where the mirror magnetic field is minimized.

그리고, 자기력은 물체의 거리에 반비례하므로 가동식 철요크(7)(7a)를 다시 기준점(10)의 위치로 복귀시키게 되면, 영구자석(9)(10)과 가동식 철요크(7)(7a) 사이의 거리가 점차 멀어져 자기력이 약해지는 것이다.And, since the magnetic force is inversely proportional to the distance of the object, when the movable iron yoke (7) (7a) is returned to the position of the reference point 10, the permanent magnets (9) (10) and the movable iron yoke (7) (7a) The distance between them is gradually getting weaker magnetic force.

이와함께 상기 영구자석(9)(10) 및 가동식 철요크(7)(7a)의 외측에 철요크 커버(8)를 구비하게 되면, 영구자석(9)(10)의 자기력이 철요크 커버(8)까지 영향을 미쳐 같은 전류로 자기장의 세기를 더 크게할 수 있게 된다.In addition, when the iron yoke cover 8 is provided on the outer side of the permanent magnets 9 and 10 and the movable iron yoke 7 and 7a, the magnetic force of the permanent magnets 9 and 10 becomes the iron yoke cover ( Up to 8), the same current can be used to increase the strength of the magnetic field.

한편, 상기 가동식 철요크(7)(7a)는 영구자석(9)(10)과 동일한 직경을 갖는 원형 단면구조의 철요크 몸체(71)로 형성되는 것으로서, 상기 철요크 몸체(71)는 중앙부에 6극 영구자석(2)이 관통하는 자석 관통공(72)이 형성되고, 영구자석(9)(10)은 플라즈마 챔버(1)가 관통하는 챔버 관통공(30)이 형성된다.On the other hand, the movable iron yoke (7) (7a) is formed of the iron yoke body 71 of the circular cross-sectional structure having the same diameter as the permanent magnet (9) (10), the iron yoke body 71 is the central portion A magnet through hole 72 through which the six-pole permanent magnet 2 penetrates is formed, and the permanent magnets 9 and 10 have a chamber through hole 30 through which the plasma chamber 1 penetrates.

또한, 상기 영구자석(9)(10) 및 가동식 철요크(7)(7a)의 외측에 구비되는 철요크 커버(8)는 영구자석(9)(10) 및 가동식 철요크(7)(7a)의 외경에 상응하는 내경을 갖는 수평의 원통체로 된 커버몸체(80)로 형성된다.In addition, the iron yoke cover 8 provided on the outside of the permanent magnet (9) (10) and the movable iron yoke (7) (7a) is a permanent magnet (9) (10) and movable iron yoke (7) (7a) It is formed of a cover body 80 made of a horizontal cylindrical body having an inner diameter corresponding to the outer diameter of.

이와같이 구성된 본 발명은 플라즈마 챔버(1)의 외측에 6극 영구자석(2)과 6극 영구자석(2)의 양측에 미러 자장을 형성하는 영구자석(9)(10)을 배치 구성하고, 상기 6극 영구자석(2)의 외측에 한 쌍의 가동식 철요크(7)(7a)가 배치 구성되는 것이며, 상기 가동식 철요크(7)(7a) 및 영구자석(9)(10)의 외측에 원통형의 커버몸체(80)로 형성된 철요크 커버(8)를 배치하여 같은 전류로 자장의 세기를 보다 증대시킬 수 있도록 구성한 것이다.The present invention configured as described above arranges the six-pole permanent magnets 2 and the permanent magnets 9 and 10 for forming mirror magnetic fields on both sides of the six-pole permanent magnets 2 on the outer side of the plasma chamber 1. A pair of movable iron yokes (7) (7a) are arranged outside the six-pole permanent magnet (2), and outside the movable iron yokes (7) (7a) and the permanent magnets (9) (10). By arranging the iron yoke cover 8 formed of a cylindrical cover body 80 is configured to increase the strength of the magnetic field with the same current.

그리고, 상기 가동식 철요크(7)(7a)는 플라즈마 챔버(1)의 대략 중간지점을 기준점(10)으로 하여 좌.우 대칭으로 이동시키게 되면, 영구자석(9)(10)에 인접한 부분보다 상대적으로 미러 자장이 최소가 되는 위치의 자장강도(Bmin)가 변하게 되고, 이에 따라 자석 등의 구조 변화없이 보다 최적화된 빔 강도를 얻을 수 있는 장점을 갖게 되는 것이다.In addition, when the movable iron yoke (7) (7a) is moved to the left and right symmetry about the middle point of the plasma chamber (1) as a reference point 10, than the portion adjacent to the permanent magnet (9) (10) The magnetic field strength (Bmin) of the position where the mirror magnetic field is minimized is changed, and thus, the beam strength can be more optimized without changing the structure of the magnet or the like.

상술한 바와 같이 본 발명은 영구자석 사이의 중간지점을 기준점으로 하고, 상기 기준점을 중심으로 한 쌍의 철요크를 대칭으로 이동시켜 빔 강도에 큰 영향을 미치는 미러 자장이 최소가 되는 위치의 자장강도(Bmin)를 변화시킬 수 있도록 함으로써 ECR 이온소스의 설계 및 제작과정에서 이미 결정되어진 영구자석 등의 구조 변경없이 보다 간단하게 최적의 빔 강도를 얻을 수 있을 뿐 아니라 기존에 ECR 이 온소스를 재설계 및 제작함에 따른 작업의 비효율성 및 시간적, 경제적 낭비를 해소할 수 있는 효과를 갖게 된다.As described above, the present invention uses the midpoint between the permanent magnets as a reference point, and the magnetic field strength at the position where the mirror magnetic field having a large influence on the beam intensity is minimized by symmetrically moving the pair of iron yokes around the reference point. By changing the Bmin, it is possible to obtain the optimal beam intensity more simply without changing the structure of permanent magnets, which have already been determined during the design and fabrication of the ECR ion source. And it has the effect of eliminating the inefficiency and time, economic waste of the work according to the production.

Claims (5)

삭제delete 플라즈마 챔버의 외부 양측에 구비된 한 쌍의 영구자석에 의해 플라즈마 챔버의 내부에 미러 자장이 형성되고, 플라즈마 챔버 내부의 플라즈마는 영구자석 사이의 플라즈마 챔버 외측에 구비된 6극 영구자석에 의해 동경방향으로 가두어지도록 함에 있어서,A mirror magnetic field is formed inside the plasma chamber by a pair of permanent magnets provided on both outer sides of the plasma chamber, and the plasma inside the plasma chamber is mirrored by a six-pole permanent magnet provided outside the plasma chamber between the permanent magnets. In confinement, 상기 영구자석 사이의 중간지점을 기준점으로 하고, 상기 기준점을 중심으로 한 쌍의 가동식 철요크를 대칭으로 이동시켜 미러 자장이 최소가 되는 위치의 자장강도가 변화될 수 있도록 하며,Using the intermediate point between the permanent magnets as a reference point, by moving the pair of movable yoke symmetrically around the reference point to change the magnetic field strength of the position where the mirror magnetic field is minimized, 상기 영구자석 및 철요크의 외부에 철요크 커버를 구비하여 상기 철요크 커버에 의해 자기장의 세기를 크게 할 수 있도록 한 것을 특징으로 한 ECR 이온소스의 자장강도 보정방법.And a magnetic yoke cover provided outside the permanent magnet and the iron yoke to increase the strength of the magnetic field by the iron yoke cover. 삭제delete 마이크로파 주입부(1a) 및 이온 인출부(1b)를 갖는 플라즈마 챔버(1)의 외부 양측에 구비되어 미러 자장을 형성하는 영구자석(9)(10)과, 상기 영구자석(9)(10) 사이의 플라즈마 챔버(1)의 외측에 구비되어 플라즈마를 동경방향으로 가두는 6극 영구자석(2)이 구비됨에 있어서,Permanent magnets (9) and (10), which are provided on both outer sides of the plasma chamber (1) having a microwave injection section (1a) and an ion extracting section (1b) to form a mirror magnetic field, and the permanent magnets (9) (10). In the outer side of the plasma chamber (1) between the six-pole permanent magnet (2) for trapping the plasma in the radial direction is provided, 상기 영구자석(9)(10)의 사이에 한 쌍의 가동식 철요크(7)(7a)가 영구자석(9)(10) 사이의 중간지점에서 서로 대칭으로 이동가능하게 구비되며,Between the permanent magnets (9) and (10) a pair of movable yoke (7) (7a) is provided to be symmetrically movable with each other at the intermediate point between the permanent magnets (9) (10), 상기 영구자석(9)(10) 및 가동식 철 요크(7)(7a)의 외측에 철요크 커버(8)가 구비된 것을 특징으로 한 ECR 이온소스의 자장강도 보정장치.Magnetic strength correction device of the ECR ion source, characterized in that the iron yoke cover (8) is provided on the outside of the permanent magnet (9) (10) and the movable iron yoke (7) (7a). 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 가동식 철요크(7)(7a)는 영구자석(9)(10)과 동일한 직경으로 형성한 철요크 몸체(71)로 형성되고, 상기 철요크 커버(8)는 영구자석(9)(10) 및 가동식 철요크(7)(7a)에 상응하는 내경을 갖는 커버몸체(80)로 형성된 것을 특징으로 한 ECR 이온소스의 자장강도 보정장치.The movable iron yoke (7) (7a) is formed of an iron yoke body (71) having the same diameter as the permanent magnet (9) (10), the iron yoke cover (8) is a permanent magnet (9) (10) And magnetic field strength correction device for an ECR ion source, characterized in that it is formed of a cover body (80) having an inner diameter corresponding to the movable iron yoke (7) (7a).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN106211540B (en) * 2016-07-29 2018-10-09 中国原子能科学研究院 230MeV superconducting cyclotrons prevent the mechanical structure of draw-out area harmful resonance
CN109786205B (en) * 2019-01-30 2021-02-05 中国科学院近代物理研究所 Electron cyclotron resonance ion source
CN112704818B (en) * 2020-12-15 2022-02-11 中国科学院近代物理研究所 Popular type light ion tumor treatment device

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0653177A (en) * 1992-03-26 1994-02-25 Toshiba Corp Plasma generator, surface treatment apparatus, and surface treatment method
JPH06139979A (en) * 1992-10-29 1994-05-20 Japan Steel Works Ltd:The Method and device for supplying electron to ecr ion source
JPH08335499A (en) * 1995-06-07 1996-12-17 Yoshihisa Shirokabe Variable mirror magnetic field generating method with permanent magnet
JP2000173487A (en) 1998-12-02 2000-06-23 Sumitomo Eaton Noba Kk Multipole permanent magnet device for ecr

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0653177A (en) * 1992-03-26 1994-02-25 Toshiba Corp Plasma generator, surface treatment apparatus, and surface treatment method
JPH06139979A (en) * 1992-10-29 1994-05-20 Japan Steel Works Ltd:The Method and device for supplying electron to ecr ion source
JPH08335499A (en) * 1995-06-07 1996-12-17 Yoshihisa Shirokabe Variable mirror magnetic field generating method with permanent magnet
JP2000173487A (en) 1998-12-02 2000-06-23 Sumitomo Eaton Noba Kk Multipole permanent magnet device for ecr

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