KR20020079848A - 고에너지 가속기를 저에너지 모드에서 가동하는 방법 및장치 - Google Patents

고에너지 가속기를 저에너지 모드에서 가동하는 방법 및장치 Download PDF

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KR20020079848A
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존 오. 페더센
피터 이. 마씨에조우스키
윌리암 지. 구데노우
폴 제이 머파이
챨스 엠. 맥케나
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베리안 세미콘덕터 이큅먼트 어소시에이츠, 인크.
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Abstract

고에너지 모드와 저에너지 모드에서 대전 입자 가속기를 포함하는 이온 주입기를 효율적으로 가동하는 방법 및 장치가 제공된다. 대전 입자 가속기는 고전압 전원 장치, 고전압 전원 장치에 연결된 가속기 컬럼, 스위치 조립체를 포함한다. 가속기 컬럼은 복수의 가속기 전극을 포함한다. 고전압 전원 장치는 저에너지 모드에서 가속기 컬럼에 에너지를 공급하는 것이 디스에이블된다. 스위치 조립체는 저에너지 모드에서 가속기 전극을 기준 전위에 전기적으로 연결하고 고에너지 모드에서 가속기 전극을 기준 전위로부터 전기적으로 분리하는 스위치 소자를 포함한다. 스위치 조립체는 가속기 전극 상의 양의 전위를 방지하여 저에너지 모드에서 양의 이온 빔이 이송될 때 빔의 공간 전하 확장을 최소화한다.

Description

고에너지 가속기를 저에너지 모드에서 가동하는 방법 및 장치{METHODS AND APPARATUS FOR OPERATING HIGH ENERGY ACCELERATOR IN LOW ENERGY MODE}
<관련출원>
본 출원은 본 명세서에 참조로서 포함된 2000년 2월 11일 출원된 가출원 제60/182,079호의 이익을 청구한다.
이온 주입(implantation)은 반도체 웨이퍼에 도전성 변경 불순물을 도입시키기 위한 표준의 상업적으로 허용된 기술이다. 종래의 이온 주입 시스템에서, 소망 불순물 재료는 이온 공급원에서 이온화되고, 이온은 기설정된 에너지의 이온 빔을 형성하도록 가속되고, 이온 빔은 웨이퍼의 표면으로 조향된다. 빔내의 강력한 이온은 반도체 재료 덩어리를 침투하여 반도체 재료의 결정 격자에 심어져 소망 도전성의 영역을 형성한다.
이온 주입을 수반하는 반도체 제조 공정에는 웨이퍼에 주입된 축적 이온 도즈(dose), 주입 깊이, 웨이퍼 표면 전체의 도즈 균일도, 표면 손상 및 원하지 않는 오염물에 대한 정확한 요구사항이 주어진다. 주입된 도즈 및 깊이는 주입 영역의전기적 활성도를 결정하고, 도즈 균일도는 반도체 표면의 모든 장치가 규정된 한도 내에서 동작 특성을 갖게 하기 위해 요구된다.
반도체 웨이퍼 상에 장치를 형성하기 위해서, 통상 다른 깊이로 불순물을 주입할 필요가 있다. 빔에서 입자의 에너지는 입자가 반도체 웨이퍼를 침투하는 깊이를 결정한다. 장치의 크기가 감소하고 속도가 증가하면서, 예를 들면 반도체 웨이퍼에 얕은 트랜지스터 접합을 형성하기 위해서 매우 낮은 에너지 빔을 사용하는 것이 바람직해졌다.
저에너지 이온 빔으로 이온 주입을 하는 것은 그러나 간단한 일이 아니다. 빔 내의 이온은 통상 양(positive)으로 대전된 입자이다. 대전 입자의 정전 반발로 인해 빔은 특히 개별 입자의 저속으로 인해 입자가 목표 웨이퍼에 닿기 전에 비교적 긴 주기의 시간 동안 빔내에 있게 하는 저에너지에서 발산된다.
전자 장치를 반도체 웨이퍼에 제조하기 위해 주어진 "방법(recipe)"이 고에너지 및 저에너지 모두에서 주입하는 단계를 포함할 수 있으므로, 보다 넓은 범위의 주입 에너지에서 이온을 주입하도록 이온 주입기를 제어하는 것이 바람직할 수 있다. 이는 다른 에너지 범위에 대해 적응된 다른 이온 주입기에서 이온 주입에 관련된 시간, 추가 비용 및 잠재적 웨이퍼 오염을 방지한다.
고에너지 이온 주입기는 수 십 keV(1000 전자볼트)대의 에너지를 갖는 저에너지 이온 빔을 수신하여 수 백 내지 수 천 keV 범위의 에너지로 이온 빔을 가속하는 소위 탠덤 가속기(tandem accelerator)를 이용한다. 탠덤 가속기는 통상 가속기 컬럼(column)으로서 공지된 일렬 구조를 형성하도록 조립된 저에너지 가속기관, 종단, 고에너지 가속기 관을 포함한다. 가속기 관은 절연링으로 분리된 다수의 가속기 전극을 포함한다. 양의 고전압이 고전압 공급원에 의해 종단에 인가되어 저에너지 및 고에너지 가속기 관의 최고 전압 전극으로 인가된다. 인접 가속기 전극은 인가된 전압을 가속기 전극으로 분배하는 고저항으로 상호연결되어 있다. 제1 및 제2 가속기 관 사이의 종단은 빔의 이온을 음 전하에서 양 전하로 변환하는 가스 충전 스트립퍼관을 포함한다. 정상적인 고에너지 모드에서, 음 이온 빔이 탠덤 가속기로 주입되고, 저에너지 가속기 관에서 종단을 통해 가속되고, 양의 빔으로 변환된 후, 고에너지 가속기 관에서 더 가속된다.
저에너지에서 빔을 생성하기 위해서, 양의 이온 빔을 탠덤 가속기로 주입하고 고전압 전원 장치를 끄는 것이 바람직하다. 그러나, 고에너지 가속기가 비활성화된 후에 표유 전위가 가속기 전극에 남을 수 있다. 또한, 저에너지 이온 빔의 플린지가 가속기 전극을 타격하여 전극이 양의 전압을 띠게 할 수 있다. 가속기 전극 사이에 연결된 통상 100 메가옴대의 저항은 저에너지 가동 동안 전극을 방전시키기에 불충분하다. 가속기 전극은 SF6가스로 가압되고 가동 중 접근불가인 전압 탱크에 배치된다. 결과적으로 가속기 전극 상의 양의 전압은 저에너지 가동동안 이온 빔으로부터 자유 전자를 제거할 수 있다. 이온 빔의 양의 이온과 운동하는 전자는 이온 빔의 공간 전하 확장성을 감소시키는 유리한 효과를 갖는다. 그러므로, 저에너지 가동 중의 가속기 전극 상의 양의 전압은 이온 빔의 공간 전하 확장을 열화시켜 가속기를 통해 이송되는 빔 전류를 감소시킨다.
따라서, 저에너지 모드에서 고에너지 가속기를 가동하는 방법 및 장치가 요구되고 있다.
본 발명은 대전 입자 가속기에 관한 것으로, 특히 고에너지 가속기를 저에너지 모드에서 가동하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 이온 주입기의 기능 블럭도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 스위치 조립체를 포함하는 도 1의 이온 주입기에서 사용하기 위한 탠덤 가속기의 개략도.
도 3은 고에너지 모드에서 해당 가속기 전극과 접촉된 스위치 소자를 포함하는 스위치 조립체의 제1 실시예를 도시하는 도 2의 가속기의 부분 단면도.
도 4는 저에너지 모드에서 인접 가속기 전극과 접촉된 스위치 소자를 포함하는 스위치 조립체의 제1 실시예를 도시하는 도 2의 가속기의 부분 단면도.
도 5는 도 3 및 4에 도시된 스위치 조립체의 단측부 도면.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 자체 포함 스위치 조립체의 단측부 도면.
도 7은 도 6에 도시된 자체 포함 스위치 조립체의 부분적 투시도.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 액튜에이션 로드와 스위치 소자의 투시도.
도 9는 고에너지 모드에서 해당 가속기 전극과 접촉된 스위치 소자를 포함하는 스위치 조립체의 제3 실시예를 도시하는 도 2의 가속기의 부분 단면도.
도 10은 저에너지 모드에서 인접 가속기 전극과 접촉된 스위치 소자를 갖는 도 9의 가속기의 부분 단면도.
도 11은 도 9 및 10의 스위치 조립체를 포함하는 탠덤 가속기의 개략도.
도 12는 본 발명의 제4 실시예에 따른 스위치 조립체 및 단일 가속기 전극의 투시도.
도 13은 본 발명의 제5 실시예에 따른 스위치 조립체를 포함하는 탠덤 가속기의 개략도.
도 14는 본 발명의 제6 실시예를 포함하는 탠덤 가속기의 부분 개략도.
도 15는 빔 축을 따라 도시된 본 발명의 제6 실시예의 개략도.
본 발명은 고에너지 및 저에너지 모두에서 가동이 가능한 이온 주입기를 제공하고 효율적인 저에너지 가동을 가능하게 한다. 스위치 조립체는 이온 빔에 역효과를 줄 수 있는 표유 전압(stray voltage)을 고에너지 가속기의 가속기 전극으로부터 제거하기 위해서 가속기 전극을, 접지 또는 적절한 음의 전위와 같은 선택된 전위로 연결하도록 구성된다.
본 발명의 한 형태에 따르면, 고에너지 모드 및 저에너지 모드에서 가동가능한 대전 입자 가속기가 제공된다. 대전 입자 가속기는 고전압을 생성하는 고전압 전원 장치와, 상기 고전압 전원 장치에 결합된 가속기 컬럼과, 스위치 조립체를 포함한다. 가속기 컬럼은 대전 입자 빔을 이송하기 위한 개구를 포함하는 복수의 가속기 전극 및 상기 가속기 전극 사이에 상기 고전압을 분배하기 위해 상기 가속기 전극 중 인접 전극 사이에 연결된 저항을 포함한다. 고전압 전원 장치는 상기 저에너지 모드에서 상기 가속기 컬럼으로의 에너지 공급이 디스에이블된다. 스위치 조립체는 상기 저에너지 모드에서 상기 가속기 전극을 기준 전위에 전기적으로 연결하고 상기 고에너지 모드에서 상기 가속기 전극을 상기 기준 전위로부터 전기적으로 분리하는 하나 이상의 스위치 소자를 포함한다.
일실시예에서, 상기 스위치 소자 각각은 상기 가속기 전극 중 하나의 전극에 부착된 제1부분 및 상기 가속기 전극 중 상기 전극과 전기적으로 접촉하는 고에너지 위치와 인접 가속기 전극과 전기적으로 접촉하는 저에너지 위치 사이에서 이동가능한 제2부분을 포함하는 플렉시블 도전체를 포함한다. 플렉시블 도전체는 도전성 스트립을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 플렉시블 도전체는 긴 루프로 형성된 도전성 와이어를 포함한다. 스위치 조립체는 상기 고에너지 위치와 상기 저에너지 위치 사이에서 상기 플렉시블 도전체를 이동하기 위한 액튜에이터 및 상기 액튜에이터와 상기 플렉시블 도전체 각각 사이에 연결된 액튜에이션 로드(actuation rod)를 더 포함한다.
일실시예에서, 스위치 조립체는 가속기 전극에 각각 직접 연결된 스위치 소자를 포함한다. 다른 실시예에서, 스위치 조립체는 각각 상기 가속기 전극에 연결된 전기적으로 분리된 도전성 판의 스택(stack)을 포함하고, 상기 스위치 소자 각각은 상기 도전성 판 중 하나의 판에 부착된 제1부분 및 상기 도전성 판 중 상기 판과 전기적으로 접촉하는 고에너지 위치와 인접 도전성 판과 전기적으로 접촉하는 저에너지 위치 사이에서 이동가능한 제2부분을 포함하는 플렉시블 도전체를 포함한다.
다른 실시예에서, 스위치 소자는 상기 가속기 전극에 각각 연결된 다이오드를 포함한다. 다이오드는 상기 고에너지 모드에서 역방향 바이어스되고 상기 저에너지 모드에서 상기 기준 전위로의 도전성 경로를 제공하도록 순방향 바이어스된다.
다른 실시예에서, 하나 이상의 스위치 소자는 상기 가속기 전극과 전기적으로 접촉하는 저에너지 위치와 상기 가속기 전극으로부터 이격된 고에너지 위치 사이에서 횡으로 이동가능한 도전성 스위치 바를 포함한다.
본 발명의 다른 형태에 따르면, 저에너지 모드에서 대전 입자 가속기를 가동하기 위한 방법이 제공된다. 대전 입자 가속기는 고전압을 생성하는 고전압 전원 장치, 및 고전압 전원 장치에 연결된 가속기 컬럼을 포함한다. 가속기 컬럼은 대전 입자 빔의 이송을 위한 개구를 갖는 복수의 가속기 전극 및 상기 가속기 전극에 상기 고전압을 분배하는 상기 가속기 전극 사이에 연결된 저항을 포함한다. 본 방법은 상기 고전압 전원 장치가 상기 저에너지 모드에서 상기 가속기 컬럼에 에너지 공급하는 것을 디스에이블하는 단계와, 상기 저에너지 모드에서 상기 가속기 전극을 기준 전위에 전기적으로 연결하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 이온 주입기는 고에너지 모드에서 고에너지로 저에너지 모드에서 저에너지로 모두 가동가능하다. 본 발명의 일형태에서, 저에너지 모드에서 고에너지 가속기의 가속기 전극을 접지 또는 음의 전압과 같은 기준 전위로 연결하는 장치 및 방법을 제공하여 고에너지 주입기에서 저에너지 가동이 효율적으로 달성된다. 가속기 전극을 기준 전위로 연결하여, 양의 전위가 가속기 전극으로부터제거되어, 빔에 의해 누적된 잔류 표유 전위 또는 전하가 저에너지 주입 동안 이온 빔에 역효과를 줄 확률을 최소화한다. 특히, 제어되지 않은 가속기 전극 전압으로 인해 이온 빔으로부터의 자유 전자가 제거되고 이온 주입을 통한 빔 이송이 감소되는 것을 방지하기 위해 스위치 조립체가 사용된다.
도 1에 도시된 것처럼, 이온 주입기(10)는 이온 공급원(12)을 포함한다. 이온 공급원(12)은 도판트 재료의 원자를 이온화하여 수 천 keV 에너지의 이온 빔(14)을 형성한다. 빔은 고에너지 가동을 위한 음이온 또는 저에너지 가동을 위한 양이온을 포함할 수 있다. 이 단계에서 이온 빔은 다중 종, 동위원소, 대전 상태를 포함할 수 있다. 특정 동위 원소, 종 또는 대전 상태는 질량 분석기(16)에 의해 선택된다. 그리고 빔(14)은 고에너지 대전 입자 가속기(20)로 들어가기 이전에 빔을 집속하고 이를 집중시키는 저에너지 4중극 렌즈(18)에서 조정된다. 가속기(20)는 이하에 상세하게 설명된다.
빔(14)이 가속기(20)를 떠난 후에, 스캐너(24)로의 입구에서 빔(14)을 집속하는 고에너지 4중극 렌즈(22)에 의해 다시 조정된다. 스캐너(24)는 종국(30)의 웨이퍼(28)의 표면에 걸쳐 빔(14)을 스캔한다. 평행화 자석(26)은 빔(14)이 웨이퍼 표면에 대해 일정한 각도로 웨이퍼(28) 상에 입수하는 것을 보장하기 위해 제공된다.
대전 입자 가속기(20)는 도 2에 개략적으로 도시된 것처럼 탠덤 가속기(20)일 수 있다. 도 2에 도시된 것처럼, 이온 빔(14)은 가속기(20)로 입구(32)에서 들어가고, 가속기 전극(34)을 갖는 제1 또는 저에너지 가속기 관(33)을 통과하고, 종단(36)을 통과하고, 가속기 전극(38)을 갖는 제2 또는 고에너지 가속기 관(37)을 통과하고, 출구(40)에서 가속기(20)를 나간다. 저에너지 가속기 관(33), 종단(36) 및 고에너지 가속기 관(37)은 가속기 컬럼을 구성한다. 도 1에서 왼쪽에서 오른쪽으로 이온 빔(14)이 전파되지만 도 2에서 오른쪽에서 왼쪽으로 전파되는 것을 주의하여야 한다. 가속기 전극(34,36)은 이온 빔(14)의 전파를 위한 개구(41)를 갖는 이격된 도전성 판이다. 도 2의 예에서, 가속기 전극(34)은 전극(34a,34b,34c,34d,34e)을 포함하고 가속기 전극(38)은 전극(38a,38b,38c,38d,38e)을 포함한다. 가속기의 실지 실시예에서, 다수의 가속기 전극이 통상 사용된다. 일례에서, 가속기의 각 가속기 관(33,37)은 24 가속기 전극을 포함한다. 인접 가속기 전극은 100 메가옴 저항과 같은 큰 값 저항(42)에 의해 연결된다.
탠덤 가속기(20)는, 예를 들면 880 kV대의 높은 양의 전압이 고전압 전원 장치(43)에 의해 종단(36)으로 인가되는 고에너지 모드에서 가동하도록 설계되었다. 종단(36)에 인가된 고전압은 가속기 전극(34,38)으로 저항(42)에 의해 분재된다. 특히, 전압 저항(42)이 동일한 값일 때, 가속기 관(33,37)의 가속기 전극이 종단(36)의 고전압과 접지 사이의 전압 구배를 갖고, 인접 가속기 전극 사이에 동일한 전압을 갖는다. 가속기 전극(34,36), 저항(42) 및 종단(36)은 아크없이 고전압 가동을 용이하게 하기 위해 SF6가스로 가압되는 고전압 탱크(45)에 장착될 수 있다.
종단(36)은 전극의 제거로 이온 빔(14)의 음이온의 일부를 양이온으로 변환하는 전하 교환 장치(미도시)를 포함한다. 빔(14)의 음이온은 저에너지 가속기 관(33)에 의해 가속되고, 양이온으로 종단(36)에서 변환된 이온은 고에너지 가속기 관(37)에 의해 더 가속된다. 종단(36)에 인가된 고전압은 소망 주입 에너지로 이온 빔(14)을 가속하도록 조정된다. 그러므로, 예를 들면 음이온이 50keV 에너지를 갖고 가속기로 들어가면 종단 전압이 750kV로 조정된다면, 하나의 전자 전하를 갖는 이온 빔(14)의 양이온은 가속기에서 얻어진 1550keV를 갖고 가속기를 나간다.
도 1의 이온 주입기(10)는 고전압 전원 장치(43)가 꺼지는 저에너지 모드에서 가동하는 것이 바람직하다. 특히, 고전압 전원 장치(43)는 가속기 관(33,37)으로부터 꺼지거나 단절되어, 고전압이 가속기 전극(34,38)으로 인가되지 않는다. 그러나, 저에너지 모드에서, 가속기 전극(34,38) 및 종단(36) 상의 표유 전압은 빔으로부터 자유 전자를 제거하여 이온 빔(14)에 역효과를 줄 수 있고, 따라서 빔이 증가된 분자간 정전 반발로 인해 퍼지게 된다.
주입기(10)가 저에너지 모드에서 가동될 때, 이 효과가 가속기(20)의 가속기 전극(34,38) 및 종단(36)을 접지시키거나 가속기 전극(34,38) 및 종단(36)에 상대적으로 작은 음의 전위를 인가하여 최소화될 수 있다는 점을 출원인은 발견하였다. 양호하게는, 스위치 조립체는 가속기 전극을 저에너지 모드에서 기준 전위로 전기적으로 연결하고 고에너지 모드에서 기준 전위로부터 가속기 전극을 전기적으로 분리한다. 도 2의 실시예에서, 스위치 조립체는 인접 가속기 전극 사이에 연결된 스위치 소자(70a-70d, 70g-70i) 및 각 가속기 전극 및 종단(36) 사이에 연결된 스위치 소자(70e,70f)를 포함하는 스위치 소자(70)를 포함한다. 도 2에 도시되지 않았지만, 이하 설명되는 개폐 사이에서 스위치 소자(70)를 가동하기 위한 스위치 조립체는 스위치 액튜에이터도 포함한다. 스위치 소자(70a-70i)가 닫힐 때, 가속기 전극(34,38) 및 종단(36)은 저에너지 모드에서 가동하기 위해 접지로 연결된다. 스위치 조립체(70a-70i)가 열릴 때, 고전압은 고에너지 모드로 전극(34,38)으로 인가될 수 있다.
스위치 소자(70)는 기계적 스위치 또는 전자적 스위치로서 구현될 수 있다. 스위치 액튜에이터는 기계적, 전자기계적 또는 전자적일 수 있다. 스위치 조립체의 수 개의 특수 실시예가 이하 설명된다. 본 발명은 이 특정 실시예로 한정되지 않으며, 저에너지 모드에서 가속기 전극(34,38) 및 종단(36)을 접지 또는 음의 전압과 같은 기준 전위로 연결하기 위해 적절한 임의의 장치로 확장된다.
스위치 조립체의 제1 실시예는 도 3-5와 연결하여 설명된다. 스위치 조립체는 각 가속기 전극(34,38), 액튜에이터(47), 액튜에이터(47)와 플렉시블 도전체(44) 사이에 연결된 액튜에이터 로드(46)에 고정된 플렉시블 도전체(44)를 포함한다. 가속기 전극(34a,34b,34c)에 각각 고정된 플렉시블 도전체(44a,44b,44c)는 도 3 및 4에 도시되어 있다. 각 플렉시블 도전체는 가속기 전극(34,38)의 하나에 위치(72)에서 고정된다. 각 플렉시블 도전체(44)의 일부(74)는 위치(72)에 부착된 플렉시블 도전체(44)가 가속기 전극(34)과 접촉하는 고에너지 위치(도 3)와 인접 가속기 전극(34)에 부착된 가속기 전극(34)에 접촉하는 저에너지 위치(도 4) 사이에서 이동가능하다. 그러므로, 예를 들면, 플렉시블도전체(44a)의 일부(74)는 가속기 전극(34a)(도 3)과 접촉하는 고에너지 위치와 인접 가속기 전극(34b)(도 4)과 접촉하는 저에너지 위치 사이에서 이동가능하다. 액튜에이터(47) 및 액튜에이션 로드(46)는 고에너지 위치와 저에너지 위치 사이에서 플렉시블 도전체(44)를 이동시킨다. 가속기 전극(34,38) 및 종단(36)을 기준 전위로 연결하면, 가속기의 소자 상의 표유 전위를 제거하여, 가속기가 저에너지 모드에서 가동될 때 표유 전위가 이온 빔에 역효과를 주지 않는다는 것이 발견되었다.
탠덤 가속기(20)의 가속기 전극(34,38) 각 그룹은 각각이 독립적으로 별개의 액튜에이터에 의해 발동되는 별개의 액튜에이터 로드를 포함할 수 있다. 대안적으로, 단일 액튜에이터 로드(46)는 가속기 전극(34,38) 상에서 플렉시블 도전체(44)의 세트를 이동시키는데 사용될 수 있다. 두 개의 액튜에이터 로드(46)를 사용하는 것은, 예를 들면 하나의 액튜에이터 로드(46)가 가속기 전극(34,38)의 두 세트 상에서 플렉시블 도전체(44)를 이동시키는데 사용되는 것을 종단(36)이 방지하여 바람직할 수 있다. 액튜에이터 로드(46)는 도 3-5의 실시예의 절연체이다.
고에너지 위치의 플렉시블 도전체(44)는 인접 가속기 전극(34,38)과 종단(36)을 전기적으로 분리한다. 양호하게는, 스위치 조립체는 고에너지 모드의 가동에 대한 충격을 최소화하고, 특히 고전압이 가속기 전극(34,38) 및 종단(36)에 인가될 때 아크의 위험을 최소화하기 위해 설계된다. 이온 주입기(10)를 저에너지 모드에서 사용하는 것이 소망될 때, 고전압이 가속기 스택으로 인가되는 것이 디스에이블되고 가속기 전극(34,38) 및 종단(36)은 스위치 조립체에 의해 기준 전위로 연결된다. 도 3 및 4의 실시예에서, 인접 전극은 액튜에이터 로드(46)를 이동시켜각각의 플렉시블 도전체(44)를 인접 가속기 전극과 접촉하도록 이동시키기 위해 액튜에이터에 에너지를 공급하여 서로 연결될 수 있다. 이는 가속기 전극(34,38) 및 종단(36) 각각을 최종 가속기 전극과 동일한 전위에 놓기 위해서 각 저항(42)(도 2)을 효과적으로 단락시킨다. 그러므로, 일실시예에서, 최종 가속기 전극이 접지에 연결되면, 모든 가속기 전극은 접지에 연결된다. 대안적으로, 최종 가속기 전극이 음전위에 연결되면, 모든 가속기 전극(34,38) 및 종단(36)이 음전위에 연결된다. 도 2에 도시된 것처럼, 가속기 전극(34a)은 접지에 연결된다. 그러므로, 스위치 소자(70a-70i)가 닫힐 때(전도 상태), 모든 가속기 전극(34,38) 및 종단(36)은 접지에 연결된다.
플렉시블 도전체(44)의 각각은 볼트(76) 또는 용접(74)과 같은 임의의 적절한 장치를 사용하여 위치(72)에 부착될 수 있다. 플렉시블 도전체(44)의 각 부분(74)은 플렉시블 도전체(44)가 인접 가속기 전극(34,38) 및 종단(36)에 접촉하도록 이동가능하다.
도 5에 도시된 것처럼, 액튜에이션 로드(46)는 각 플렉시블 도전체(44)의 홀(49)을 통과할 수 있다. 일실시예에서, 홀(49)은 플렉시블 도전체(44)가 고에너지 위치에서 저에너지 위치로 이동되면 액튜에이션 로드(46)가 주어진 축 상에 있을 수 있도록 연장된다. 개구(51)는 액튜에이션 로드(46)를 수용하기 위해 가속기 전극(34,38)의 각각에 제공될 수 있다. 대안적으로, 액튜에이터 로드는 가속기 전극(34,38) 및 종단(36)의 주변 외부로 통과할 수 있다.
플렉시블 도전체(44)는 베릴륨 구리(BeCu) 또는 다른 적절한 도전성 재료의얇은 스트립으로 형성될 수 있다. 양호하게는, 플렉시블 도전체는 가속기 스택을 우연하게 단락되지 않게 하거나 인접 가속기 전극 사이에서 방전을 생성하지 않도록 고에너지 모드에서 가속기 전극에 대해 편평하게 놓을 수 있는 탄력적인 도전성 재료로 형성된다.
도 3-5에 도시되고 상술된 스위치 조립체의 실시예는 가속기 전극(34,38)에 직접 부착된 플렉시블 도전체(44)를 포함한다. 도 6 및 7에 도시된 다른 실시예에서, 스위치 조립체는 자체 포함 유닛이다. 도 6 및 7에 도시된 자체 포함 스위치 조립체(48)는 전기적으로 분리된 도전체 판(50)의 스택, 각 판(50)에 위치(72)에 부착된 플렉시블 도전체(44), 액튜에이터 로드(46) 및 액튜에이터(47)를 포함한다. 도 7의 예에서, 도전체 판(50)의 스택은 각각 그것에 부착된 플렉시블 도전체(44a,44b)를 갖는 판(50a,50b)을 포함한다. 실제 실시예에서, 하나의 판(50)은 가속기의 각 가속기 전극에 해당한다. 그러므로, 도 2의 실시예에서, 하나의 판(50)은 가속기 전극(34a-34e, 38a-38e) 각각에 해당한다. 판(50)은 절연재의 하나 이상의 블럭(52)에 의해 떨어질 수 있다. 판(50)의 각각은 가속기 전극의 하나에 전기적으로 연결된다. 양호하게는, 판(50)은 연결된 가속기 전극 각각과 동일한 간격을 갖는다. 각 플렉시블 도전체(44)는 판(50) 하나에 위치(72)에서 연결되고, 부분(74)은 액튜에이션 로드(46)의 이동에 의해 인접 판과 접촉하게 이동될 수 있도록 자유이다. 그 분자성 때문에, 자체 포함 스위치 조립체는, 예를 들면 존재하는 가속기가 저에너지 주입을 위해 사용될 수 있도록 개선하는데 유용할 것이다.
도 8은 액튜에이터 로드(46), 링크 메카니즘(54) 및 플렉시블 도전체(44)의 하나의 주입을 도시한다. 도 8에 도시된 것처럼, 각 플렉시블 도전체(44)는 탭(53)을 포함하는다. 탭(53)은 절곡되고 이를 나사(56)와 같은 적절한 고정기에 의해 액튜에이터 로드(46)에 고정되게 하는 개구를 포함하는다. 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고, 플렉시블 도전체(44)를 액튜에이션 로드(46)에 연결하는 적절한 임의의 방법이 사용될 수 있다. 예를 들면, 도 2-7에서, 플렉시블 도전체(44)는 플렉시블 도전체(44)의 각 측을 견디고 액튜에이션 로드(46)에 부착된 못(58)으로 구멍(49) 주위에 액튜에이션 로드(46)에 고정된다. 두 개의 못(58)이 본 실시예에서 개시되었지만, 단일 못(58)이 이것이 부착된 가속기 전극(34,38) 또는 종단(36)에 대해 각 플렉시블 도전체(44)가 탄력적으로 바이어스될 때 사용될 수 있다. 다른 실시예(미도시)에서, 액튜에이션 로드(46)는 대향 모서리 상의 홈이 형성되어 있고 플렉시블 도전체(44)의 열쇠구멍 형태 구멍을 통과한다. 이러한 구성은 플렉시블 도전체(44)를 이동하는 동안 고정된 축상에 액튜에이션 로드(46)가 있을 수 있게 한다. 설명된 실시예에서, 액튜에이션 로드(46)는 델린(delrin) 또는 다른 절연재로 형성될 수 있다.
액튜에이션 로드(46)는 링크 메카니즘(54)에 의해 액튜에이터(47)(도 3)에 연결될 수 있다. 링크 메카니즘(54)의 특정 구성은 액튜에이터의 유형에 의존하고, 다른 액튜에이터도 표준 액튜에이터 로드와 사용될 수 있게 할 수 있다. 예시적인 액튜에이터는 이에 한정되지는 않지만, 공기압 또는 수압 실린더, 전기 솔레노이드 및 다른 통상의 사용가능한 전자기계적 액튜에이터를 포함한다. 일실시예에서, 액튜에이터(47)는 가속기 전극(34,38) 및 종단(36)을 포함하는 압력 용기(45)(도 2) 외부에 놓이고, 적절한 공급 장치가 사용된다. 제1 압력의 영역으로부터 제2 압력의 영역으로 이동될 기계적인 운동이 가능한 임의의 종래의 공급 장치가 사용될 수 있지만, 예시적인 공급 장치는 풀무기 및 슬리브를 포함한다. 특정 공급 장치는 액튜에이션 로드의 요구된 이동은 물론 개재된 압력의 특정 범위에 기초하여 선택될 수 있다.
본 실시예에서, 통상 금속으로 형성된 액튜에이션 로드 말단 저널은 압력 용기의 대기압측 상의 지지 베어링을 써서 차등 봉착 하우징으로 플랜지를 관통한다. 액튜에이션 로드는 종단 위치에서 압력 용기 내부의 베어링에서 지지된다. 액튜에이션에 대한 많은 다른 방법이 가능하고, 본 발명은 액튜에이션 로드를 이동시키기 위한 임의의 특정 방법 또는 장치에 한정되는 것은 아니다.
도 2를 참조하여 스위치 조립체를 시험하기 위한 기술이 설명된다. 도 2에 도시된 것처럼, 각각의 가속기 전극(34,38) 및 종단(36)은 저항(42)에 의해 인접 가속기 전극(34,38) 및 종단(36)에 연결된다. 도시된 실시예에서, 저항(42)은 100 메가옴 저항이다. 그러므로, 저항(42)은 고에너지 분할기(HED) 종단(59) 및 저에너지 분할기(LED) 종단(60) 사이에 직렬로 연결된다. 발광 다이오드 등과 같은 선택적인 회로가 인에이블될 때 가동자에게 표시하기 위해서 제공될 수 있다. 저항(42)은 도 1-8과 연결되어 상술된 것처럼 스위치 소자(70)에 의해 단락되어 스위치 조립체의 액튜에이션에 의해 각 가속기 전극의 전위가 기준 전위에 근접하게 될 수 있다. 도 2의 실시예에서, 기준 전위는 접지이다.
스위치 조립체의 가동은 저에너지 모드에서 플렉시블 도전체(44)와 각 가속기 전극(34,38) 또는 판(50) 사이에서 전기적으로 접촉에 해당하는 각 스위치 소자(70a-70i) 각각의 닫힘을 요구한다. 이러한 가동은 여러 방법 중의 하나로 시험될 수 있다. 일실시예에서, 도 2에 도시된 것처럼, DC 시험 신호는 고전압 다이오드(63)를 통해 입력되고 시험 신호의 DC 전류가 측정된다. DC 전류는 스위치 조립체의 적절한 가동을 표시한다. 즉, 모든 스위치 소자(70a-70i)가 닫히고 가속기 전극과 전기적으로 접촉을 생성할 때, 한 전류값이 측정되고, 하나 이상의 스위치 소자(70a-70i)가 열릴 때 다른 전류값이 측정된다. 대안적으로, 펄스 시험 신호가 고전압 캐패시터를 통해 입력되고, 반사 신호가 스위치 소자(70a-70i)를 통해 직렬 연결의 질을 판정하기 위해 감시된다. 펄스 시험 신호가 사용될 때, 다이오드(63)는 고전압 캐패시터와 대체될 수 있다. 기대된 신호와 수신된 신호 사이의 비교는 스위치 조립체의 가동 표시를 제공한다. 적절한 알람 또는 표시가 스위치 조립체가 적절하게 가동하지 못하는 이벤트에서 제공될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예가 도 9-11에 도시된다. 도 9 및 10은 이온 빔(14)이 가속기의 도시된 부분을 하부로부터 들어가고 상부에서 나오도록 방향이 설정되어 있다. 이 실시예는 음의 전류가 저에너지 모드에서 스위치 소자로 인가될 수 있게 한다.
특히, 도 9 및 10에 도시된 것처럼, 음의 전원 장치(62)는 절연 블럭(64)에 의해 각 가속기 전극(38a)으로부터 전기적으로 분리된 제1 플렉시블 도전체(44r)에 저항(66)을 통해 연결된다. 저에너지 모드에서 스위치 조립체를 액튜에이션한 후,액튜에이션 로드(46)는 인접 가속기 전극(38b,38c,38d) 등을 각각 연동시키기 위해서 플렉시블 도전체(44r,44s,44t) 등을 이동시킨다. 이어서, 또는 동시에, 전원 장치(62)는 음의 전류가 플렉시블 도전체(44)를 통해 흐르게 에너지를 공급받는다.
도시된 실시예에서, 예를 들면 -500볼트인 음의 전위는 500 K옴일 수 있는 저항(66)과 플렉시블 도전체(44)의 직렬 회로 인가된다. 저항(66)과 플렉시블 도전체(44)를 통해 공급된 음의 전류는 플렉시블 도전체(44)와 가속기 전극(34,38) 또는 종단(36) 사이의 모든 접촉 저항을 견디기에 충분하도록 선택된다. 추가적으로, 음의 전류의 인가는 가속기 전극 상에 유도될 수 있는 모든 전위가 음일 것이고 전자가 빔으로부터 떠나지 않게 한다는 점에서 유리하다. -500 볼트의 음전위 및 500 K옴의 직렬 저항이 설명되었지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 임의의 적절한 음 전위 및 직렬 저항이 이용될 수 있다. 양호하게는, 음전위는 약 -250과 -1000 볼트 사이의 범위에 있고 결과 전류는 약 1 내지 5 밀리암페어의 범위에 있다.
도 11은 저에너지 모드에서 음전류의 인가를 위해 구성된 가속기를 개략적으로 도시한다. 도 2 및 11에서 같은 소자는 동일한 참조 번호를 갖는다. 음의 전원 장치(62)는 도 9 및 10의 플렉시블 도전체(44r)에 해당하는 스위치 소자(80)에 저항(66)을 통해 연결된다. 저에너지 모드에서, 스위치 소자(70a-70i)는 닫히고 스위치 소자(80)는 LE 위치에 있다. 이는 가속기 전극(34,38) 및 종단(36)이 접지에 연결되게 하고 음전류를 스위치 소자(70a-70i, 80)를 통해 흐르게 한다. 고에너지 모드에서, 스위치 소자(70a-70i)는 열리고, 스위치 소자(80)는 HE 위치에 있고, 전원 장치(62)는 에너지를 공급받지 못하게 되어, 고전압이 가속기 전극(34,38) 및 종단(36)에 인가되게 허용한다.
스위치 조립체의 정상적 기능은 음의 전류 공급원(62)에 의해 전달되는 전류를 측정하여 검증될 수 있다. 전원 장치(62)는 -500볼트의 출력을 갖고 저항(66)이 500K옴값을 가지는 예에서, 1 밀리암페어의 전원 전류는 스위치소자(70a-70i,80)의 정상적 기능을 표시한다. 대조적으로, 1 밀리암페어 미만의 전원 전류는 하나 이상의 스위치 소자의 비정상을 표시한다.
상술된 실시예 각각에서, 플렉시블 도전체(44)는 편평하고 도전성있는 스트립으로서 구성될 수 있다. 도전성 스트립이 고전압 환경에서 사용되므로, 도전성 스트립은 양호하게는 곡선화된 변을 갖고 코로나 방전 확률을 최소화하기 위해 예리한 모서리없이 형성된다.
스위치 조립체의 제4실시예에서, 플렉시블 도전체(44)는 와이어로 제조된다. 도 12를 참조하면, 스위치 조립체(150)는 긴 와이어 루프(160,162,164 등)의 형태인 플렉시블 도전체, 액튜에이션 로드(46) 및 액튜에이터(미도시)를 포함한다. 각 와이어 루프(160,162,164 등)는 절연 스페이서(170)에 의해 액튜에이터 로드(46)에 부착될 수 있다. 각 와이어 루프는 말단(174)에서 또는 그 근처에서 가속기 전극 중의 하나에 한 부착되고 다른 말단(176)은 고에너지 모드의 동일한 가속기 전극과 저에너지 모드의 인접 가속기 전극 사이에서 이동하도록 자유롭다. 와이어 루프(160,162,164 등)는 도 3 및 4에 도시되고 상술된 플렉시블 도전체(44a,44b,44c,등)와 동일한 방식으로 작동한다.
와이어 루프(160,162,164 등)는 와이어의 곡선화된 단면 때문에 예리한 변이 없는 유리함이 있다. 와이어 루프는 아크 방전의 위험을 증가시킬 예리한 절곡을 방지하도록 형성된다. 일실시예에서, 와이어 루프(160,162,164,등)는 0.035인치의 지름을 갖는 베릴륨 구리 와이어로 제조된다.
상술한 설명에서, 단일 플렉시블 도전체(44)는 각 가속기 전극(34,38)에 연결된다. 본 발명은 이에 한정되지는 않지만, 임의의 수의 플렉시블 도전체(44)가 각 가속기 전극(34,38)에 대해 제공될 수 있다. 그러므로, 다중 플렉시블 도전체(44) 또는 각 플렉시블 도전체(44) 상의 다중 접촉점을 사용하여 리던던시가 제공될 수 있다.
상술된 스위치 조립체의 실시예는 기계적인 스위치 소자를 이용하였다. 스위치 조립체의 제5 실시예의 탠덤 가속기의 개략도가 도 13에 도시되어 있다. 도 2 및 13에서 동일한 소자는 동일한 참조 번호를 갖는다. 도 13의 실시예에서, 스위치 소자는 인접 가속기 전극 사이에 연결된 다이오드로서 구현된다. 그러므로, 예를 들면, 3 개의 다이오드(200)가 가속기 전극(38a)과 전극(38b) 사이에 직렬로 연결된다. 다이오드(200)의 극성은 다이오드가 고에너지 모드에서 역방향 바이어스되고 저에너지 모드에서 순방향 바이어스된다. 도 13의 실시예에서 인접 가속기 전극 사이에 3개의 직렬 다이오드가 이용되었지만, 하나 이상의 다이오드가 다이오드의 역전압 레이트 및 고에너지 모드의 가속기 전극 사이에서 요구되는 가동 전압에 의존하여 인접 가속기 전극 사이에 연결될 수 있다는 것을 알 것이다.
도 13의 실시예에서, 다이오드 전원 장치(210)는 모드 스위치(212)를 통해종단(36)에 연결된다. 전원 장치(210)는 고전압 전원 장치(43)와 반대 극성을 갖는다. 그러므로, 고전압 전원 장치(43)가 양인 경우, 전원 장치(210)는 음이다. 전원 장치(210)의 전압은 모든 다이오드(200)를 저에너지 모드에서 도통 상태에 놓을 정도로 충분하다. 전원 장치(210)의 전압은 직렬로 연결된 고전압 다이오드(200)의 순전압 강하를 견디기에 충분해야 한다. 양호하게는, 공급원(210)은 다이오드(200)를 통해 수 밀리암페어의 전류를 유지하도록 일정 전류 모드에서 가동한다. 양호한 실시예에서, 전원 장치(210)는 -3kV이다. 스위치(212)는 저에너지 모드에서 전원 장치(210)를 종단(36)에 연결한다. 스위치(212) 및 전원 장치(210)는 스위치 소자로서 다이오드를 사용하는 스위치 조립체를 위한 액튜에이터를 구성한다.
고에너지 모드에서, 고전압 전원 장치(43)는 에너지를 공급받고 스위치(212)는 전원 장치(210)를 종단(36)으로부터 절단한다. 고전압 전원 장치는 인접 가속시 전극 사이에 연결된 다이오드(200)를 역방향 바이어스한다. 그러므로, 가속기는 고에너지 모드에서 가동하고 가속기 전극[전극(34a,38a) 제외]은 기준 전위로부터 전기적으로 분리된다. 저에너지 모드에서, 고전압 전원 장치(43)는 꺼지거나 아니면 고전압을 종단(36)에 인가하는 것이 디스에이블된다. 스위치(212)는 닫히고, 전원 장치(210)는 종단(36)에 연결된다. 음의 전원 장치(210)는 다이오드(200)가 도통되어 효과적으로 가속기 전극(234,38)을 기준 전위에 연결하게 한다.
스위치 조립체의 제6 실시예를 포함하는 탠덤 가속기의 부분 개략도가 도 14및 15에 도시되어 있다. 도 2, 14 및 15에서 동일한 소자는 동일한 참조 번호를 갖는다. 도 14 및 15의 실시예에서, 스위치 조립체(250)는 스위치 바(252), 지지 암(254), 액튜에이션 로드(256) 및 액튜에이터(260)를 포함한다. 스위치 바(252)는 가속기 전극(34,38)에서 이격된 고에너지 위치와 가속기 전극(34,38)의 변과 접촉하는 저에너지 위치 사이에서 횡으로 이동가능하다. 고에너지 위치는 도 14 및 15에서 실선으로 도시되었고, 저에너지 위치는 도 14 및 15에서 점선으로 도시되어 있다.
스위치 바(252)는 지지 암(254)에 의해 액튜에이션 로드(256)에 장착된다. 액튜에이터(260)는 액튜에이터 로드(256)에 연결되고 액튜에이터 로드(256)가 회전하여 고에너지 위치와 저에너지 위치사이에서 스위치 바(252)를 이동시키게 한다. 스위치 바(252)는 도전성일 수 있다. 그러므로, 스위치 바(252)가 가속기 전극(34,38)에 접촉하는 저에너지 위치에 있을 때, 가속기 전극(34,38)은 접지와 같은 기준 전위에 연결된다. 도 14의 예에서, 전극은 가속기 전극(34a)을 통해 접지에 연결된다.
스위치 바(252)는 양호하게는 가속기 전극의 크기 및 위치의 편차에도 불구하고 가속기 전극(34,38)의 각각과 전기적으로 확실히 접촉하게 하는 하나 이상의 탄력적 도전체를 포함한다. 일실시예에서, 스위치 바(252)는 가속기 전극(34,38)을 접촉하기 위한 탄력적 도전성 핑거를 포함한다. 다른 실시예에서, 스위치 바(252)는 도전성 피복으로 피복된 발포 또는 탄력적 재료를 포함한다.
본 발명이 고에너지 및 저에너지 빔을 모두 제공할 수 있는 이온 빔 가속기와 연결하여 설명되었지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니라 기준 전위에 다중 가속기 전극의 동시 연결을 요구하는 모든 대전 입자 가속기에 이용한다.
도면에 도시되고 상세한 설명에서 설명된 실시예의 다양한 변경예 및 변형예가 본 발명의 사상 및 범주 내에서 생성될 수 있다는 것을 알아야 한다. 따라서, 상세한 설명에 포함되고 첨부된 도면에서 도시된 모든 요지는 도시를 위해 의도된 것이고, 한정하는 의미는 아니다. 본 발명은 첨부된 청구의 범위 및 그 등가물에 정의된 것으로만 한정된다.

Claims (31)

  1. 고에너지 모드 및 저에너지 모드에서 가동가능한 대전 입자 가속기에 있어서,
    고전압을 생성하는 고전압 전원 장치;
    상기 고전압 전원 장치에 결합되고, 대전 입자 빔을 이송하기 위한 개구를 포함하는 복수의 가속기 전극 및 상기 가속기 전극의 사이에 상기 고전압을 분배하기 위해 상기 가속기 전극 중 인접 전극 사이에 연결된 저항을 포함하는 가속기 컬럼 -상기 고전압 전원 장치는 상기 저에너지 모드에서 상기 가속기 컬럼으로의 에너지 공급이 디스에이블됨- ; 및
    상기 저에너지 모드에서 상기 가속기 전극을 기준 전위에 전기적으로 연결하고 상기 고에너지 모드에서 상기 가속기 전극을 상기 기준 전위로부터 전기적으로 분리하는 하나 이상의 스위치 소자를 포함하는 스위치 조립체
    를 포함하는 대전 입자 가속기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 스위치 소자 각각은 상기 가속기 전극 중 하나의 전극에 부착된 제1부분 및 상기 가속기 전극 중의 상기 전극과 전기적으로 접촉하는 고에너지 위치와 인접 가속기 전극과 전기적으로 접촉하는 저에너지 위치 사이에서 이동가능한 제2부분을 포함하는 플렉시블 도전체를 포함하는 대전 입자 가속기.
  3. 제2항에 있어서, 상기 스위치 조립체는 상기 고에너지 위치와 상기 저에너지 위치 사이에서 상기 플렉시블 도전체를 이동하기 위한 액튜에이터, 및 상기 액튜에이터와 상기 플렉시블 도전체 각각의 사이에 연결된 액튜에이션 로드(actuation rod)를 더 포함하는 대전 입자 가속기.
  4. 제2항에 있어서, 상기 플렉시블 도전체는 도전성 스트립을 포함하는 대전 입자 가속기.
  5. 제2항에 있어서, 상기 플렉시블 도전체는 긴 루프 형태의 도전성 와이어를 포함하는 대전 입자 가속기.
  6. 제1항에 있어서, 상기 스위치 소자는 상기 가속기 전극에 각각 직접 연결되는 대전 입자 가속기.
  7. 제1항에 있어서, 상기 스위치 조립체는 상기 가속기 전극에 각각 연결된 전기적으로 분리된 도전성 판의 스택(stack)을 포함하고, 상기 스위치 소자 각각은 상기 도전성 판 중 하나의 판에 부착된 제1부분 및 상기 도전성 판 중 상기 판과 전기적으로 접촉하는 고에너지 위치와 인접 도전성 판과 전기적으로 접촉하는 저에너지 위치 사이에서 이동가능한 제2부분을 포함하는 플렉시블 도전체를 포함하는 대전 입자 가속기.
  8. 제7항에 있어서, 상기 스위치 조립체는 상기 플렉시블 도전체를 상기 고에너지 위치와 상기 저에너지 위치 사이에서 이동시키는 액튜에이터, 및 상기 액튜에이터와 상기 플렉시블 도전체 사이에 연결된 액튜에이션 로드를 더 포함하는 대전 입자 가속기.
  9. 제1항에 있어서, 상기 스위치 소자는 상기 가속기 전극에 각각 연결된 다이오드를 포함하고, 상기 다이오드는 상기 고에너지 모드에서 역방향 바이어스되고 상기 저에너지 모드에서 상기 기준 전위로의 도전성 경로를 제공하도록 순방향 바이어스되는 대전 입자 가속기.
  10. 제9항에 있어서, 상기 저에너지 모드에서 상기 다이오드를 순방향 바이어스하는 다이오드 전원 장치를 더 포함하는 대전 입자 가속기.
  11. 제1항에 있어서, 상기 기준 전위는 접지인 대전 입자 가속기.
  12. 제1항에 있어서, 상기 기준 전위는 음의 전압인 대전 입자 가속기.
  13. 제1항에 있어서, 상기 스위치 소자는 상기 기준 전위에 직렬로 상기 가속기 전극을 연결하는 대전 입자 가속기.
  14. 제1항에 있어서, 상기 스위치 조립체는 상기 저에너지 모드에서 상기 하나 이상의 스위치 소자를 이동시켜 상기 가속기 전극과 전기적으로 접촉시키는 수단을 포함하는 대전 입자 가속기.
  15. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 스위치 소자는 상기 가속기 전극과 전기적으로 접촉하는 저에너지 위치와 상기 가속기 전극으로부터 이격된 고에너지 위치 사이에서 횡으로 이동가능한 도전성 스위치 바를 포함하는 대전 입자 가속기.
  16. 고전압을 생성하는 고전압 전원 장치, 및 대전 입자 빔을 이송하는 개구를 포함하는 복수의 가속기 전극 및 상기 가속기 전극의 사이에 상기 고전압을 분배하기 위해 상기 가속기 전극 중 인접 전극 사이에 연결된 저항을 포함하고 상기 고전압 전원 장치에 연결된 가속기 컬럼을 포함하는 대전 입자 가속기를 저에너지 모드에서 가동하기 위한 방법에 있어서,
    상기 고전압 전원 장치가 상기 저에너지 모드에서 상기 가속기 컬럼에 에너지 공급하는 것을 디스에이블하는 단계; 및
    상기 저에너지 모드에서 상기 가속기 전극을 기준 전위에 전기적으로 연결하는 단계
    를 포함하는 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 가속기 전극을 기준 전위에 전기적으로 연결하는 단계는 상기 가속기 전극을 상기 가속기 전극의 인접 전극 사이에 연결된 이동가능한 스위치 소자와 직렬로 전기적으로 연결하는 단계를 포함하는 방법.
  18. 제16항에 있어서, 상기 가속기 전극을 기준 전위에 전기적으로 연결하는 단계는 상기 기준 전위로의 도전성 경로를 제공하도록 상기 가속기 전극 각각에 연결된 다이오드를 순방향 바이어스하는 단계를 포함하는 방법.
  19. 제16항에 있어서, 상기 가속기 전극을 기준 전위에 전기적으로 연결하는 단계는 상기 가속기 전극을 접지에 전기적으로 연결하는 단계를 포함하는 방법.
  20. 제16항에 있어서, 상기 가속기 전극을 기준 전위에 전기적으로 연결하는 단계는 상기 가속기 전극을 음의 전압에 전기적으로 연결하는 단계를 포함하는 방법.
  21. 제16항에 있어서, 상기 가속기 전극을 기준 전위에 전기적으로 연결하는 단계는 도전성 스위치 바를 횡으로 이동시켜 상기 가속기 전극과 전기적으로 접촉시키는 단계를 포함하는 방법.
  22. 고에너지 모드와 저에너지 모드에서 가동가능한 대전 입자 가속기에 있어서,
    고전압을 생성하는 고전압 전원 장치;
    상기 고전압 전원 장치에 결합되고, 대전 입자 빔을 이송하기 위한 개구를 포함하는 복수의 가속기 전극 및 상기 가속기 전극의 사이에 상기 고전압을 분배하기 위해 상기 가속기 전극 중 인접 전극 사이에 연결된 저항을 포함하는 가속기 컬럼 -상기 고전압 전원 장치는 상기 저에너지 모드에서 상기 가속기 컬럼으로의 에너지 공급이 디스에이블됨- ; 및
    상기 가속기 전극이 상기 스위치 소자와 전기적으로 분리되는 고에너지 위치와 상기 가속기 전극이 상기 스위치 소자에 의해 기준 전위에 전기적으로 연결되는 저에너지 위치 사이에서 기계적으로 이동가능한 하나 이상의 스위치 소자를 포함하는 스위치 조립체
    를 포함하는 대전 입자 가속기.
  23. 제22항에 있어서, 상기 스위치 소자 각각은 상기 가속기 전극 중 하나의 전극에 부착된 제1부분 및 상기 가속기 전극 중의 상기 전극과 전기적으로 접촉하는 고에너지 위치와 인접 가속기 전극과 전기적으로 접촉하는 저에너지 위치 사이에서 이동가능한 제2부분을 포함하는 플렉시블 도전체를 포함하는 대전 입자 가속기.
  24. 제22항에 있어서, 상기 스위치 조립체는 상기 고에너지 위치와 상기 저에너지 위치 사이에서 상기 플렉시블 도전체를 이동하기 위한 액튜에이터, 및 상기 액튜에이터와 상기 플렉시블 도전체 각각의 사이에 연결된 액튜에이션 로드를 더 포함하는 대전 입자 가속기.
  25. 제24항에 있어서, 상기 플렉시블 도전체는 각각 상기 가속기 전극에 직접 연결되는 대전 입자 가속기.
  26. 제22항에 있어서, 상기 스위치 조립체는 상기 가속기 전극에 각각 연결된 전기적으로 분리된 도전성 판의 스택을 포함하고, 상기 스위치 소자 각각은 상기 도전성 판 중 하나의 판에 부착된 제1부분 및 상기 도전성 판의 상기 하나의 판과 전기적으로 접촉하는 고에너지 위치와 인접 도전성 판과 전기적으로 접촉하는 저에너지 위치 사이에서 이동가능한 제2부분을 포함하는 플렉시블 도전체를 포함하는 대전 입자 가속기.
  27. 제22항에 있어서, 상기 기준 전위는 접지인 대전 입자 가속기.
  28. 제22항에 있어서, 상기 하나 이상의 스위치 소자는 상기 가속기 전극과 전기적으로 접촉하는 저에너지 위치와 상기 가속기 전극으로부터 이격된 고에너지 위치 사이에서 횡으로 이동가능한 도전성 스위치 바를 포함하는 대전 입자 가속기.
  29. 고에너지 모드와 저에너지 모드에서 가동가능한 대전 입자 가속기에 있어서,
    고전압을 생성하는 고전압 전원 장치;
    상기 고전압 전원 장치에 결합되고, 대전 입자 빔을 이송하기 위한 개구를포함하는 복수의 가속기 전극 및 상기 가속기 전극 사이에 상기 고전압을 분배하기 위해 상기 가속기 전극 중 인접 전극 사이에 연결된 저항을 포함하는 가속기 컬럼 -상기 고전압 전원 장치는 상기 저에너지 모드에서 상기 가속기 컬럼으로의 에너지 공급이 디스에이블됨- ; 및
    상기 가속기 전극의 각각에 각각 연결되고 상기 고에너지 모드에서 역방향 바이어스되어 상기 가속기 전극을 전기적으로 분리시키고 상기 저에너지 모드에서 순방향 바이어스되어 상기 가속기 전극을 기준 전위에 전기적으로 연결하는 다이오드를 포함하는 스위치 조립체
    를 포함하는 대전 입자 가속기.
  30. 제29항에 있어서, 상기 기준 전위는 접지인 대전 입자 가속기.
  31. 제29항에 있어서, 상기 스위치 조립체는 상기 저에너지 모드에서 상기 다이오드를 순방향 바이어스하기 위한 다이오드 전원 장치를 더 포함하는 대전 입자 가속기.
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