KR20230066103A - 선형 가속기에서의 다중 주파수 공진기 작동을 위한 시스템, 장치 및 방법 - Google Patents

선형 가속기에서의 다중 주파수 공진기 작동을 위한 시스템, 장치 및 방법 Download PDF

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KR20230066103A
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피터 에프. 쿠룬치
데이비드 티. 블라닉
프랭크 싱클레어
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어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
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Abstract

장치, 시스템 및 방법이 제공된다. 장치는 RF 신호를 출력하도록 배열된 RF 전력 조립체; RF 신호를 수신하도록 결합되는 공진기 - 공진기는 제1 출력 단부 및 제2 출력 단부를 포함함 -; 및 이온 빔을 송신하도록 구성되고 공진기에 결합되는 드리프트 튜브 조립체를 포함할 수 있다. 이로써, 드리프트 튜브 조립체는 제1 출력 단부에 결합되는 제1 AC 드리프트 튜브 전극, 및 제2 출력 단부에 결합되고 제1 갭에 의해 제1 AC 드리프트 튜브로부터 분리되는 제2 AC 드리프트 튜브 전극을 포함할 수 있다. RF 전력 조립체는 출력을 제1 고유모드 주파수로부터 제2 고유모드 주파수로 스위칭하도록 스위칭가능할 수 있다.

Description

선형 가속기에서의 다중 주파수 공진기 작동을 위한 시스템, 장치 및 방법
본 개시내용은 일반적으로, 이온 주입 장치에 관한 것이고, 더 구체적으로, 고에너지 빔라인 이온 주입기들에 관한 것이다.
이온 주입은 충격을 통해 기판 내에 도펀트들 또는 불순물들을 도입하는 프로세스이다. 이온 주입 시스템들은 이온 공급원 및 일련의 빔라인 구성요소들을 포함할 수 있다. 이온 공급원은 이온들이 생성되는 챔버를 포함할 수 있다. 이온 공급원은 또한, 챔버 근처에 배치된 추출 전극 조립체 및 전원을 포함할 수 있다. 빔라인 구성요소들은, 예를 들어, 질량 분석기, 제1 가속 또는 감속 스테이지, 시준기, 및 제2 가속 또는 감속 스테이지를 포함할 수 있다. 광 빔을 조작하기 위한 일련의 광학 렌즈들과 마찬가지로, 빔라인 구성요소들은 특정 종들, 형상, 에너지, 및/또는 다른 품질들을 갖는 이온들 또는 이온 빔을 필터링, 집속, 및 조작할 수 있다. 이온 빔은 빔라인 구성요소들을 통과하고, 플래튼 또는 클램프 상에 장착된 기판을 향하여 지향될 수 있다.
대략 1 MeV 이상의 이온 에너지들을 생성할 수 있는 주입 장치는 종종, 고에너지 이온 주입기들 또는 고에너지 이온 주입 시스템들로 지칭된다. 고에너지 이온 주입기의 일 유형은 선형 가속기, 또는 LINAC로 지칭되고, 여기서 튜브들로서 배열된 일련의 전극들은 연속적인 튜브들을 따라 이온 빔을 전도하고 점점 더 높은 에너지로 가속하며, 여기서 전극들은 AC 전압 신호를 수신한다. 알려진 (RF) LINAC들은 13.56 MHz - 120 MHz로 인가되는 RF 전압에 의해 구동된다. RF LINAC 이온 주입기들의 작동에 대한 하나의 문제는, 가속 스테이지들이, 특정 질량/전하 비율(M/q)을 갖는 이온들을 가속시켜, 최대량의 이온들이 가속 스테이지들을 통해 전도될 수 있도록 배열된다는 것이다. 상이한 M/q 비율들을 갖는 상이한 이온들을 효율적으로 전도하기 위해, 드리프트 튜브 전극들의 전극 길이들을 변경하는 것과 같은 하드웨어 변경들이 필요할 수 있다. 이들 및 다른 고려사항들과 관련하여 본 개시내용이 제공된다.
일 실시예에서, 장치는 RF 신호를 출력하도록 배열된 RF 전력 조립체; RF 신호를 수신하도록 결합되는 공진기 - 공진기는 제1 출력 단부 및 제2 출력 단부를 포함함 -; 및 이온 빔을 송신하도록 구성되고 공진기에 결합되는 드리프트 튜브 조립체를 포함할 수 있다. 이로써, 드리프트 튜브 조립체는 제1 출력 단부에 결합되는 제1 AC 드리프트 튜브 전극, 및 제2 출력 단부에 결합되고 제1 갭에 의해 제1 AC 드리프트 튜브로부터 분리되는 제2 AC 드리프트 튜브 전극을 포함할 수 있다. RF 전력 조립체는 출력을 제1 고유모드 주파수로부터 제2 고유모드 주파수로 스위칭하도록 스위칭가능할 수 있다.
선형 가속기를 작동시키는 방법이 제공된다. 방법은 제1 이온 빔을 드리프트 튜브 조립체를 통해 지향시키는 단계를 포함할 수 있다. 드리프트 튜브 조립체는 공진기의 제1 출력 단부에 결합되는 제1 AC 드리프트 튜브 전극, 및 공진기의 제2 출력 단부에 결합되고 제1 갭에 의해 제1 AC 드리프트 튜브로부터 분리되는 제2 AC 드리프트 튜브 전극을 포함할 수 있다. 방법은 RF 신호를 제1 주파수로 공진기에 전달하는 단계를 포함할 수 있고, 제1 주파수는 공진기의 제2 고유모드를 나타낸다.
고에너지 이온 주입 시스템이 제공된다. 고에너지 이온 주입 시스템은 제1 에너지의 이온 빔을 생성하도록 배열된 이온 공급원 및 추출 시스템; 및 분석기의 하류에 배치된 선형 가속기를 포함할 수 있다. 이로써, 선형 가속기는 이온 빔을 제1 에너지보다 큰 제2 에너지로 가속하도록 배열될 수 있다. 선형 가속기는 복수의 가속 스테이지들을 포함할 수 있고; RF 전력 시스템은 복수의 RF 전력 조립체들을 포함하고, 복수의 RF 신호들을 복수의 가속 스테이지들에 개별적으로 출력하도록 배열된다. RF 전력 시스템은 복수의 가속 스테이지들의 제1 공진기에 대한 제1 고유모드 주파수에 대응하는 제1 RF 신호를 선형 가속기에 전송하고, 복수의 가속 스테이지들의 제2 공진기에 대한 제2 고유모드 주파수에 대응하는 제2 RF 신호를 선형 가속기에 전송하도록 배열될 수 있다.
도 1은 본 개시내용의 실시예들에 따른 예시적인 장치를 도시하고;
도 1a는 본 개시내용의 실시예들에 따른 예시적인 이온 주입 시스템을 도시하고;
도 2는 공진기를 작동시키기 위한 제1 시나리오 하에서의 드리프트 튜브 조립체의 일반적인 특징들을 예시하고;
도 3은 공진기를 작동시키기 위한 제2 시나리오 하에서의 도 2의 드리프트 튜브 조립체의 전기적 특징들을 예시하고;
도 4는 공진기를 작동시키기 위한 제1 시나리오 하에서의 도 2의 드리프트 튜브 조립체의 위치의 함수로서 전기적 특징들을 예시하고;
도 5는 공진기를 작동시키기 위한 제2 시나리오 하에서의 도 3의 드리프트 튜브 조립체의 위치의 함수로서 전기적 특징들을 예시하고;
도 5a는, 10 MeV까지의 이온 에너지의 함수로서 도시된, 상이한 이온 종들, 수소, 붕소, 및 인에 대한 이상적인 튜브 길이의 목록을 제공하고;
도 6은 하나의 주파수로 삼중 갭 LINAC 드리프트 튜브 구성을 작동시키기 위한 모델링 결과들을 제시하고;
도 7은 제2 주파수로 삼중 갭 LINAC 드리프트 튜브 구성을 작동시키기 위한 모델링 결과들을 제시하고;
도 8은 예시적인 프로세스 흐름을 제시한다.
도면들은 반드시 축척에 맞는 것은 아니다. 도면들은 단지 표현들일 뿐이며, 본 개시내용의 특정 파라미터들을 묘사하도록 의도되지 않는다. 도면들은 본 개시내용의 예시적인 실시예들을 도시하도록 의도되므로 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 안 된다. 도면들에서, 유사한 번호는 유사한 요소들을 나타낸다.
이제, 본 개시내용에 따른 장치, 시스템 및 방법이, 시스템 및 방법의 실시예들이 도시되는 첨부 도면들을 참조하여 이하에서 더 완전히 설명될 것이다. 시스템 및 방법은 많은 상이한 형태들로 구현될 수 있고, 본원에 제시된 실시예들로 제한되는 것으로 해석되지 않아야 한다. 오히려, 이러한 실시예들은 본 개시내용이 철저하고 완전하도록, 그리고 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 본 시스템 및 방법의 범위를 완전히 전달하도록 제공된다.
본원에서, "최상부", "바닥", "상부", "하부", "수직", "수평", "측방향" 및 "종방향"과 같은 용어들은, 도면들에 나타나는 바와 같은 반도체 제조 디바이스의 구성요소의 기하형상 및 배향에 대해, 이러한 구성요소들 및 그들의 구성 부분들의 상대적인 배치 및 배향을 설명하는 데 사용될 수 있다. 용어는 구체적으로 언급된 단어들, 그 파생어들 및 유사한 의미의 단어들을 포함할 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 단수로 언급되고 단수 단어가 선행되는 요소 또는 작동은 잠재적으로 복수의 요소들 또는 작동들도 포함하는 것으로 이해된다. 또한, 본 개시내용의 "일 실시예"에 대한 참조들은, 언급된 특징들을 또한 포함하는 추가적인 실시예들의 존재를 배제하는 것으로서 해석되도록 의도되지 않는다.
빔라인 아키텍처에 기초한, 개선된 고에너지 이온 주입 시스템들 및 구성요소들, 특히, 선형 가속기들에 기초한 이온 주입기들에 대한 접근법들이 본원에 제공된다. 간결성을 위해, 이온 주입 시스템은 또한, 본원에서 "이온 주입기"로 지칭될 수 있다. 다양한 실시예들은, 선형 가속기의 가속 스테이지들 내에서 유효 드리프트 길이를 유연하게 조정하는 능력을 제공하는 신규한 접근법들을 수반한다.
도 1은 본 개시내용의 실시예들에 따른 장치의 개략도를 도시한다. 장치(10)는 선형 가속기(114)로서 도시된 LINAC의 가속 스테이지(20-A)뿐만 아니라, RF 전압 공급원(40-A) 및 제어기(50)를 포함하는 연관된 전기 회로도 포함한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 선형 가속기(114)는 가속 스테이지들(20-B ... 20-N)로서 도시된 복수의 가속 스테이지들을 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에서, 선형 가속기(114)의 스테이지들 중 하나 이상은 본원에 상세히 설명된 바와 같이 가속 스테이지(20-A)의 구성요소들을 포함할 수 있다.
장치(10)의 작동을 맥락에서 설명하기 위해, 도 1a는 이온 주입기(100)를 예시하고, 이 주입기는 빔라인 이온 주입기를 나타낼 수 있으며, 설명의 명확성을 위해 일부 요소들은 도시되지 않았다. 이온 주입기(100)는, 관련 기술분야에 알려져 있는 바와 같이, 이온 공급원(102), 및 단자(104)에 배치된 가스 박스(107)를 포함할 수 있다. 이온 공급원(102)은 제1 에너지로 이온 빔(106)을 생성하기 위해 추출 구성요소들 및 필터들(도시되지 않음)을 포함하는 추출 시스템을 포함할 수 있다. 제1 이온 에너지에 적합한 이온 에너지의 예들은 5 keV 내지 100 keV의 범위인 한편, 실시예들은 이러한 맥락에 제한되지 않는다. 고에너지 이온 빔을 형성하기 위해, 이온 주입기(100)는 이온 빔(106)을 가속하기 위한 다양한 추가적인 구성요소들을 포함한다.
이온 주입기(100)는, 도시된 바와 같이, 이온 빔(106)의 궤적을 변경함으로써, 알려진 장치에서와 같이 이온 빔(106)을 분석하도록 기능하는 분석기(110)를 포함할 수 있다. 이온 주입기(100)는 또한, 집군기(112), 및 집군기(112)의 하류에 배치된 선형 가속기(114)(파선으로 도시됨)를 포함할 수 있고, 여기서 선형 가속기(114)는, 선형 가속기(114)에 진입하기 전에, 이온 빔(106)의 이온 에너지보다 큰 고에너지 이온 빔(115)을 형성하기 위해 이온 빔(106)을 가속하도록 배열된다. 집군기(112)는 이온 빔(106)을 연속 이온 빔으로서 수신하고 이온 빔(106)을 집군 이온 빔으로서 선형 가속기(114)로 출력할 수 있다. 선형 가속기(114)는, 도시된 바와 같이, 직렬로 배열된, 복수의 가속 스테이지들(20-A 내지 20-N)을 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에서, 고에너지 이온 빔(115)의 이온 에너지는 이온 빔(106)에 대한 최종 이온 에너지, 또는 대략 최종 이온 에너지를 나타낼 수 있다. 다양한 실시예들에서, 이온 주입기(100)는 추가적인 구성요소들, 예컨대, 필터 자석(116), 스캐너(118), 시준기(120)를 포함할 수 있고, 여기에서 스캐너(118) 및 시준기(120)의 일반적인 기능들은 잘 알려져 있고 본원에서 더 상세히 설명되지 않을 것이다. 이로써, 고에너지 이온 빔(115)으로 표현되는 고에너지 이온 빔은 기판(124)을 처리하기 위해 종단 스테이션(122)에 전달될 수 있다. 고에너지 이온 빔(115)에 대한 비제한적인 에너지 범위는 500 keV - 10 MeV를 포함하고, 여기에서 이온 빔(106)의 이온 에너지는 선형 가속기(114)의 다양한 가속 스테이지들을 통한 단계별로 증가된다.
하나의 가속 스테이지의 세부사항들이 도시되어 있는 도 1로 되돌아가면, 가속 스테이지(20-A)는 삼중 갭 전극 조립체로서 배열된다. 본원에서 사용되는 바와 같은 "삼중 갭" 또는 "삼중 갭 구성"이라는 용어들은 주어진 가속 스테이지 내의 전극들 사이의 3개의 갭들의 존재를 지칭할 수 있다. 가속 스테이지(20-A)에서, 전극 조립체는, G1로 또한 도시되어 있는 제1 접지된 드리프트 튜브 전극(34), E1로 또한 도시되어 있는 제1 AC 드리프트 튜브 전극(30), E2로 또한 도시되어 있는 제2 AC 드리프트 튜브 전극(32), 및 G2로 또한 도시되어 있는 제2 접지된 드리프트 튜브 전극(36)을 포함한다. 전극들의 이러한 구성은 모두, 그를 통해 이온 빔(106)을 전도하기 위해 중공 전도성 실린더들로서 배열된다. 본 개시내용의 다양한 실시예들에 따르면, 이온 빔(106)은 집군 이온 빔으로서 수신될 수 있는데, 이는, 이온 빔(106)이, 서로 분리된 복수의 패킷들로서 수신됨을 의미한다. 따라서, 이온 빔(106)의 상이한 이온 패킷들은 상이한 시간들에 가속 스테이지(20-A)에 도달하고, 이에 따라 가속 스테이지(20-A)를 통해 순차적으로 가속 및 전도된다.
도 1에 도시된 바와 같이, RF 전압 공급원(40-A)은 공진기(22) 내의 RF 전압 신호를 구동하기 위해 공진기(22)에 전기적으로 결합된다. 유사한 공진기들이 LINAC(114)의 다른 가속 스테이지들에 포함될 수 있고, 일부 실시예들에서는, RF 전압 공급원들(40-B ... 40-N)로서 도시된 전용 RF 전압 공급원들에 개별적으로 결합될 수 있다. 공진기(22)는 제1 AC 드리프트 튜브 전극(30)에 결합되는 제1 출력 단부(24), 및 제2 AC 드리프트 튜브 전극(32)에 결합되는 제2 출력 단부(26)를 갖는다. RF 전압이 공진기(22)에 전송될 때, 공진기(22)는 RF 전압의 주파수 및 공진기(22)의 구성에 따라 공진할 수 있다. 더 구체적으로, 공진기(22)는 제1 고유모드 주파수에 대응하는 기본(공진) 주파수를 나타낼 것이다.
알려진 선형 가속기들에서와 같이, 공진기(22)는 기본 주파수에서 여기될 수 있다. 공진기(22)가 공진기(22)의 기본 주파수에서 여기될 때, 제1 AC 드리프트 튜브 전극(30) 상에, 그리고 제2 AC 드리프트 튜브 전극(32) 상에 나타나는 순간 전압은 동일한 크기들 및 반대 극성들로 진동할 것이다. 그러한 시나리오에서, AC 드리프트 튜브 전극들 각각은 도 2에서 갭1, 갭2 및 갭3 표기에 의해 도시되고 아래에서 더 상세히 논의되는 삼중 갭 구성에 의해 형성되는 3개의 갭들 각각 내에서 이온 빔(106)을 가속할 것이다.
본 개시내용의 실시예들에 따르면, 장치(10)는 RF 신호를 복수의 주파수들로 공진기(22)에 전송하도록 조정가능할 수 있다. 예를 들어, 제어기(50) 및 RF 전압 공급원(40-A)은, RF 전압 신호의 출력을 제1 고유모드 주파수로부터 제2 고유모드 주파수로(제어기(50) 내에 개략적으로 도시됨) 스위칭하도록 스위칭가능한 RF 전력 조립체를 형성하는 것으로 간주될 수 있으며, 여기서, 제1 고유모드 주파수 및 제2 고유모드 주파수는 공진기(22)의 특징이다. 특히, 상이한 이산 주파수들, 즉, 공진기(22)의 상이한 고유모드들의 특징 사이에서 스위칭하는 능력은, 후속하는 도면들과 관련하여 논의되는 바와 같이, 가속 스테이지(20-A)에 다양한 장점들을 부여한다.
도 2 및 도 3은 가속 스테이지(20-A)의 2개의 작동 모드들 사이의 차이를 예시한다. 특히, 도 2는 공진기(22)(도시되지 않음)를 작동시키기 위한 제1 시나리오 하에서의 드리프트 튜브 조립체(30-A)의 일반적인 특징들을 예시하는 블록도이다. 드리프트 튜브 조립체(30-A)는, E1, E2, G1, 및 G2로 지칭되는, 도 1의 전술된 전극들을 포함한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 전극들의 각각의 연속적인 쌍 사이에 갭이 존재한다. 갭1은 제1 접지된 드리프트 튜브 전극(34)과 제1 AC 드리프트 튜브 전극(30) 사이에 존재하고, 갭2는 제1 AC 드리프트 튜브 전극(30)과 제2 AC 드리프트 튜브(32) 사이에 존재하고, 갭3은 제2 접지된 드리프트 튜브 전극(36)과 제2 AC 드리프트 튜브(32) 사이에 존재한다.
RF 전압이 공진기(22)에 인가될 때, 제1 AC 드리프트 튜브 전극(30) 및 제2 AC 드리프트 튜브(32)는, 각각, 도 2에서 V1 및 V2로서 도시된 진동 전압을 경험할 것이다. 공진기(22)가 기본 주파수 작동에서 작동될 때, 제1 AC 드리프트 튜브 전극(30) 및 제2 AC 드리프트 튜브(32)에 의해 경험되는 진동 전압은 "삼중 갭" 가속 스테이지를 생성할 것이다. 제1 가속 갭은 제1 접지된 드리프트 튜브 전극(34)과 제1 AC 드리프트 튜브 전극(30) 사이에 발생하며, 물리적 갭, 즉, 갭1에 대응한다. 갭2에 대응하는 제2 가속 갭은 제1 AC 드리프트 튜브(30)와 제2 AC 드리프트 튜브 전극(32) 사이에 존재하고, 갭3에 대응하는 제3 가속 갭은 제2 접지된 드리프트 튜브 전극(36)과 제2 AC 드리프트 튜브 전극(32) 사이에 존재한다.
다시 말해서, 제1 접지된 드리프트 튜브 전극(34)이 접지 전위로 고정된 채로 유지되므로, RF 전압이 제1 단부로부터 공진기(22)로부터 수신될 때, 갭1에 걸친 진동 전위차가 제1 접지된 드리프트 튜브 전극(34)과 제1 AC 드리프트 튜브 전극(30) 사이에 발생할 것이다. 제2 AC 드리프트 튜브 전극(32)이 제2 단부(도 1 참고) 상에서 공진기(22)에 결합되고 공진기가 기본 주파수 또는 제1 고유모드에서 작동하기 때문에, 제1 AC 드리프트 튜브 전극(30) 및 제2 AC 드리프트 튜브 전극(32)에서의 순간 전압들은 반대 극성을 가질 것이고, 갭(갭2)에 걸쳐 제2 전위차를 생성한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 드리프트 튜브 전극(30)에서의 전압(V1)은 V1 = Vo cos(ωt)로 표현될 수 있는 한편, 제2 AC 드리프트 튜브 전극(32)의 전압은 V2 = Vo cos(ωt + π)로 주어진다. V1 및 V2가 서로 180도(π)만큼 위상이 다른 구성에서, 도 2의 시나리오에 대한 작동 주파수(ω)는 공진기(22)의 제1 고유모드에 대응한다. 제2 접지된 드리프트 튜브 전극(36)이 접지 전위로 고정된 채로 유지되므로, RF 전압이 제2 단부로부터 공진기(22)로부터 수신될 때, 갭3에 걸친 진동 전위차가 제2 접지된 드리프트 튜브 전극(36)과 제2 AC 드리프트 튜브 전극(32) 사이에 발생할 것이다. 이러한 갭들은, 각각, 갭1, 갭2 및 갭3에 걸쳐 t = 0 라디안에서 제1 가속 전기장을, t = π 라디안에서 제2 가속 전기장을, 그리고 t = 2π 라디안에서 제3 가속 전기장을 생성한다.
따라서, 도 2에 도시된 작동 모드 하에서, 드리프트 튜브 조립체(30-A)는 이온 빔(106)을 3개의 갭들을 통해 가속하도록 작용하며, 여기서 빔 운송의 방향(도면에서 수평 축)을 따른 다양한 드리프트 튜브 전극들의 길이는 집군 패킷들에서의 이온 빔(106)의 운송을 최적화하도록 조정될 수 있다. 제1 AC 드리프트 튜브 전극(30)의 길이는 DE1로 도시되는 한편, 제2 AC 드리프트 튜브 전극의 길이는 DE2로 도시된다. 이러한 길이들은, 드리프트 튜브 조립체(20-A)를 통해 최대 이온 가속을 산출하기 위해, 주어진 이온 에너지 및 M/q 비율에서 이온들의 패킷을 가속하도록 최적화될 수 있다. 주어진 이온 에너지 및 M/q 비율에 대해, 길이(DE1)는, 인가된 RF 전압 신호의 주파수에 기초하여, 이온들의 패킷이 미리 결정된 시간 동안 제1 AC 드리프트 튜브 전극(30)을 통해 드리프트하도록 설정될 수 있다. 이러한 드리프트 시간의 타이밍은 이온들의 패킷을 최대로 가속하기 위해 RF 전압 신호의 사이클의 적절한 시점에서 이온들의 패킷이 제2 드리프트 튜브 전극(32)에서 수신되는 것을 보장할 것이다. 특히, 제2 AC 드리프트 튜브 전극(32)의 길이는 제2 AC 드리프트 튜브 전극(32)을 횡단하는 이온들의 비교적 더 높은 에너지를 처리하기 위해 DE1보다 더 길 수 있는 것으로서 도시된다.
도 2의 작동을 위한 시나리오는 비교적 더 낮은 이온 에너지를 갖고/거나 비교적 더 높은 M/q 비율을 갖는 이온들에 대해 특히 적절할 수 있으며, 여기서 이온들의 속도, 및 그에 따른 드리프트 시간은 비교적 더 낮다.
도 3은 공진기(22)(도시되지 않음)를 작동시키기 위한 제2 시나리오 하에서의 드리프트 튜브 조립체(30-A)의 일반적인 특징들을 예시하는 블록도이다. 이러한 시나리오에서, 공진기(22)는 공진기(22)의 제2 고유모드에 대응하는 제2 더 높은 주파수(ω로 또한 도시됨)에서 작동된다. 본 개시내용의 실시예들에 따르면, 도 3의 제2 고유모드 주파수에 대한 도 2의 기본 주파수 또는 제1 고유모드 주파수의 비율은 1/√2이다. 일부 실시예들에 따르면, 제1 고유모드 주파수는, 20 MHz, 또는 27.12 MHz, 또는 40 MHz의 주파수들을 포함하여, 적어도 13.56 MHz이다. 따라서, 주어진 제1 고유모드 주파수에 대해, 제2 고유모드 주파수는 √2배 더 클 것이다. 도 3의 이러한 "제2 고조파 작동"은 더 높은 에너지들에서 비교적 더 낮은 M/q 이온들을 가속할 때 이온 주입기들의 작동에 특히 적합할 수 있다. 전술된 논의와 일관되게, 비교적 더 높은 속도의 이온들은, 이온들의 도달 시간이, 주어진 진동 전압 전극의 피크 전압 위상과 일치하도록, 가속 갭들 사이의 비행 시간을 증가시키기 위해 비교적 더 긴 드리프트 튜브 길이들을 요구할 것이다. 도 3의 작동 시나리오는 다음의 방식으로 이러한 특징을 달성한다.
도 3(뿐만 아니라 도 2)의 시나리오에서, 인가된 RF 전압은 도 1의 구성에 도시된 바와 같이 공진기(22)를 통해 드리프트 튜브 조립체에 인가된다. RF 전압의 주파수가 공진기(22)의 제2 고유모드(제2 고조파)를 나타내기 때문에, V = Vo cos (ωt)에 의해 주어지는 제1 AC 드리프트 튜브 전극(30)에서의 진동 전압은 임의의 주어진 순간에 제2 AC 드리프트 튜브 전극(32)에서의 진동 전압(V = Vo cos(ωt))과 동일한 크기 및 동일한 극성이다. 이러한 상황은 제2 고유모드 주파수로 작동할 때 드리프트 튜브 조립체(20-A)의 몇몇 특징적인 특징들을 초래한다. 도 2의 시나리오와 대조적으로, 드리프트 튜브 조립체(20-a)의 3개의 물리적 갭들은 갭1에 걸쳐 t = 0 라디안에서 제1 가속 전기장을 생성하고, 갭3에 걸쳐 t = π 라디안에서 제2 가속 전기장을 생성하는 반면, 갭2에 걸쳐 어떠한 가속 전기장도 존재하지 않는다. 따라서, 단지 갭1 및 갭3만이 가속 갭들로서 작용하는 반면, 갭3은 가속 갭으로서 작용하지 않는다. 달리 말하면, 도 3의 작동 시나리오는 단지 2개의 가속 갭들을 소유한다는 관점에서 드리프트 튜브 조립체(20-A)를 이중 갭 가속 스테이지로 전환하는 것으로 간주될 수 있다.
본 실시예들의 작동을 더 설명하기 위해, 도 4는 공진기(22)를 작동시키기 위한 제1 시나리오 하에서의 도 2의 드리프트 튜브 조립체(20-A)의 위치의 함수로서 전위 및 전기장을 예시하며, 여기서, 인가된 전압은 공진기(22)의 제1 고유모드의 주파수 특징을 갖는다. 도 5는 공진기(22)를 작동시키기 위한 제2 시나리오 하에서의 도 3의 드리프트 튜브 조립체의 위치의 함수로서 전기적 특징들을 예시하며, 여기서, 인가된 전압은 공진기(22)의 제2 고유모드의 특징인 주파수를 갖는다.
특히, 도 4는 z 좌표를 따른 모의된 전압 및 전기장 분포를 이온 빔의 전파 방향(Z 좌표 또는 축으로, 미터 단위로 도시됨)을 따른 위치의 함수로서 도시한다. 도 4 및 도 5에 도시된 예에서, 도시된 전압의 최대 진폭은 대략 100,000 V이며, 이러한 전압은 공진기(22)에 인가되는 RF 전압의 최대 진폭에 대응할 수 있다. 기본 또는 제1 고유 주파수로 공진할 때, 제1 AC 드리프트 튜브 전극(30) 및 제2 AC 드리프트 튜브 전극(32) 상의 전압들은 서로 위상이 다른 π 라디안들이고, 임의의 주어진 시간에 그렇게 유지된다. 제2 고유 주파수로 공진할 때, 제1 AC 드리프트 튜브 전극(30) 및 제2 AC 드리프트 튜브 전극(32) 상의 전압들은 동일하다. 전압(V)은 주어진 시간 순간에서의 인가된 전압의 크기를 Z 좌표를 따른 위치의 함수로서 표현하는 한편, 전기장(Ez)은 Z 좌표를 따른 위치의 함수로서 Z 방향을 따른(Z 축을 따르는 것을 의미함) 전기장의 크기를 표현한다. 따라서, Ez의 크기가 클수록, Z 축을 따른 가속 전기장이 커지고, 이는 이온들을 더 높은 에너지들로 가속하는 경향이 있다.
원칙적으로, 전압은 제1 접지된 드리프트 튜브 전극(34)에서 제로일 것이고, 곡선(V)은, 제1 접지된 드리프트 튜브 전극(34)의 출구(하류) 측에 대응하는, Z 좌표=0일 때까지 제로에 가까운 값을 나타낸다. 그 다음, 전압은 갭(갭1)에 걸쳐 제1 AC 드리프트 튜브 전극(30)으로의 입구에서 -100,000 V로 강하한다. 제1 AC 드리프트 튜브 전극(30) 내에서, 전압은 일정하고, 그 다음, 갭2에 걸쳐 +100,000 V 전위로 스위칭된다. 제2 AC 드리프트 튜브 전극(32) 내에서, 전압은 일정하고, 그 다음, 갭3에 걸쳐 0 V 전위로 감소한다. 전개되는 수반되는 전기장은 제1 접지된 드리프트 튜브 전극(34) 내에서 제로 크기를 나타내고, 갭1의 중간에서 대략 -4.5 E6 V/m의 값으로 증가하고, 제1 AC 드리프트 튜브 전극(30) 내에서 대략 제로로 감소된다. 수반되는 전기장은 갭2의 중간에서 대략 +4.5 E6 V/m의 값으로 증가하고, 제2 AC 드리프트 튜브 전극(32) 내에서 대략 제로로 감소된다. 전개되는 수반되는 전기장은 또한, 갭3의 중간에서 대략 -4.5 E6 V/m의 값으로 스위칭되고, 제2 접지된 드리프트 튜브 전극(36) 내에서 대략 제로로 감소된다. 따라서, 도 4의 구성에서 3개의 상이한 가속 갭들이 형성되고, 여기서 가속 전기장의 크기는 4.5 E6 V/m에 도달할 수 있다.
언급된 바와 같이, 도 5는 도 4에 도시된 바와 동일한 공진기 토폴로지 및 드리프트 튜브 조립체에 대한 전압 및 전기장 분포를 도시하지만, 공진기(22)는 다음 최고 고조파 주파수(제2 고유모드를 의미함)로 인가되는 RF 전압으로 작동된다. 이제 제1 AC 드리프트 튜브 전극(30) 및 제2 AC 드리프트 튜브 전극(32) 상에 나타나는 전압들은 동일한 크기들 및 동일한 극성들로 동시에 진동한다.
원칙적으로, 전압은 제1 접지된 드리프트 튜브 전극(34)에서 제로일 것이고, 곡선(V)은, 제1 접지된 드리프트 튜브 전극(34)의 출구(하류) 측에 대응하는, Z 좌표=0일 때까지 제로에 가까운 값을 나타낸다. 그 다음, 전압은 갭(갭1)에 걸쳐 제1 AC 드리프트 튜브 전극(30)으로의 입구에서 + ~100,000 V까지 증가한다. 전압은, 제1 AC 드리프트 튜브 전극(30) 내에서 일정하고, 갭2에 걸쳐 거의 일정하고, 제2 AC 드리프트 튜브 전극(32) 내에서 계속 일정하게 유지되고, 그 다음, 갭(3)에 걸쳐 제로로 감소된다. 전개되는 수반되는 전기장은 제1 접지된 드리프트 튜브 전극(34) 내에서 제로 크기를 나타내고, 갭1의 중간에서 대략 +4 E6 V/m의 값으로 증가하고, 제1 AC 드리프트 튜브 전극(30) 내에서 대략 제로로 감소된다. 수반되는 전기장은 또한, 갭(갭2) 내에서 그리고 제2 AC 드리프트 튜브 전극(32) 내에서 제로에 가까운 크기를 나타내고, 갭3의 중간에서 대략 -4 E6 V/m의 값으로 강하하고, 제2 접지된 드리프트 튜브 전극(36) 내에서 제로로 복귀한다.
따라서, 도 5의 구성은 갭1 및 갭3에 대응하는 단지 2개의 가속 갭들을 제공하는 한편, 갭2에 걸쳐서는 가속이 발생하지 않는다. 달리 말하면, 갭2에 걸쳐 제로 전극 필드와 함께 2개의 AC 드리프트 튜브 전극들 상의 전압들을 효과적으로 묶음으로써, 도 5의 구성은, 연속적인 가속 갭들(갭1 및 갭3) 사이의 무전계 드리프트 간격을 증가시킴으로써, 알려진 긴 드리프트 튜브 이중 갭 가속 스테이지를 모방하는 더 긴 준-드리프트 튜브를 생성한다. 더 구체적으로, 제1 AC 드리프트 튜브 전극의 제1 길이가 DE1로 표현되고, 제2 AC 드리프트 튜브 전극의 제2 길이가 DE2로 표현되는 경우, 도 5의 드리프트 튜브 조립체(20-A)는 제1 길이(DE1), 제2 길이(DE2) 및 갭(DG2)의 합과 동일한 축 방향(z 축)을 따른 거리만큼 연장되는 무전계 영역을 특징으로 한다. 도 5의 비제한적인 예에서, 이러한 무전계 영역은, 도시되는 AC 드리프트 튜브 전극들 중 어느 하나의 길이보다 훨씬 더 긴, 대략 0.1 m이다.
더 긴 유효 드리프트 튜브를 생성하는 것의 이점을 예시하기 위해, 도 5a는, 10 MeV까지의 이온 에너지의 함수로서 도시된, 상이한 이온 종들, 수소, 붕소, 및 인에 대한 이상적인 튜브 길이의 목록을 제공한다. 이 길이는, 명시된 이온이 AC 전압의 180 ° 또는 π 라디안에 대응하는 시간으로 이동하는 거리이다. 튜브 길이는 또한, 신호 주파수의 함수이고, 선형 가속기들에서 일반적으로 사용되는 13.56 MHz뿐만 아니라 40 MHz의 주파수에 대해서도 도시된다. 특히, 모든 이온 에너지에 대해, 그리고 도시되는 양자 모두의 주파수들에서, 인 이온들로부터 붕소 이온들로의 스위칭은 2배 초과의 이상적인 드리프트 튜브 길이의 증가에 대응한다. 추가적으로, 이온 에너지가, 주어진 종들 내에서 증가함에 따라, 이상적인 드리프트 튜브 길이가 증가한다. 예를 들어, 40 MHz RF 공진기를 사용하여 붕소 이온들을 가속하기 위해, 500 keV로부터 2 MeV로 이온 에너지를 증가시키는 것은 이상적인 드리프트 튜브 길이를 3.7 cm로부터 7.4 cm로 증가시킨다.
상기 고려사항들을 고려하여, 드리프트 튜브 조립체(20-A)는, 이온 에너지가 증가되어야 할 때 또는 이온 종들의 M/q 비율이 감소되어야 할 때, 공진기의 제1 고유모드에 대응하는 주파수로 작동하는 것으로부터 제2 고유모드에 대응하는 주파수로 스위칭될 수 있다. 이러한 유연성은, 그렇지 않았으면 이온 종들 또는 이온 에너지를 변경할 때 성능을 최적화하기 위해서 수행했을 광범위한 하드웨어 변경들을 수행할 필요성을 회피할 수 있다.
도 6은 하나의 주파수로 삼중 갭 LINAC 드리프트 튜브 구성을 작동시키기 위한 모델링 결과들을 제시하고, 한편 도 7은 제2 주파수로 삼중 갭 LINAC 드리프트 튜브 구성을 작동시키기 위한 모델링 결과들을 제시한다. 더 구체적으로, 도 6은, 삼중 갭 가속기가 기본 주파수(제1 고유모드)로 작동하고 있을 때의 공진기(22)의 공진기 코일 주위의 자기력선들을 도시하고, 한편 도 7은 동일한 공진기가 다음 최고 고조파(제2 고유모드)로 작동하고 있을 때의 자기력선들을 도시한다. 도 7에서, 역선 방향들은 공진기 코일의 중간을 통해 분기한다. 자기장에 대한 이러한 더 복잡한 경로는 전류의 동일한 변화율에 대해 더 큰 전압을 생성하고, 이로써, 코일은 효과적으로 더 큰 자기 인덕턴스를 표시하고 제2 고유모드 공진 주파수는 제1 고유모드의 주파수보다 더 크다.
도 1 및 도 2로 돌아가, 본 개시내용의 추가의 실시예들에 따르면, 선형 가속기의 가속 스테이지들을 선택하기 위해 RF 신호가 제2 고유모드 주파수로 선택적으로 인가될 수 있다. 예를 들어, 제1 RF 신호는 공진기(22)의 제1 고유모드(기본) 주파수로 가속 스테이지(30-A)에 인가될 수 있는 반면, 제2 RF 신호는 유사한 공진기(22)의 제2 고유모드(기본) 주파수로 가속 스테이지(20-B)에 인가될 수 있다. 이온 에너지는 제1 가속 스테이지의 하류에 배치된 제2 가속 스테이지에서 더 높을 것이기 때문에, 유효 "이중 갭" 가속 스테이지의 생성은, 위에서 개시된 바와 같이, 2개의 분리된 AC 드리프트 튜브 전극들로부터 형성된 효과적으로 더 긴 드리프트 튜브를 통해 비교적 더 빠른 이온들을 전도하기에 적절할 수 있다. 한편, 이온 에너지가 비교적 더 낮은 상류 가속 스테이지에 대해, 개별 AC 드리프트 튜브 전극들은 적절한 타이밍으로 이온 빔을 운송하기에 충분한 길이로 개별적으로 이루어질 수 있다.
따라서, 제어기(50)는, 주어진 이온 종들, 이온 전하 상태, 및 이온 에너지에 적절하게, RF 전압 공급부로부터 적절한 가속 스테이지로 전송되는 RF 신호들의 주파수를 제1 고유모드 주파수와 제2 고유모드 주파수 사이에서 선택적으로 스위칭하는 데 채용될 수 있다.
도 8은 예시적인 프로세스 흐름(800)을 도시한다. 블록(802)에서, 제1 AC 드리프트 튜브 및 제2 AC 드리프트 튜브를 포함하는 드리프트 튜브 조립체를 통해 이온 빔을 지향시키는 작동이 이루어진다. 블록(804)에서, RF 신호가, 드리프트 튜브 조립체의 제2 고유모드에 대응하는 주파수로 드리프트 튜브 조립체에 결합된 공진기에 전달되는 동안, 이온 빔이 그를 통해 전도된다. 블록(806)에서, 제2 이온 빔이 드리프트 튜브 조립체를 통해 전도되며, 여기서 제2 이온 빔은 제1 이온 빔과 비교하여 더 낮은 에너지 또는 더 낮은 M/q 비율을 가질 수 있다. 블록(808)에서, 공진기의 제1 고유모드에 대응하는 제2 주파수의 제2 RF 신호가 공진기에 인가되는 동안, 제2 이온 빔이 그를 통해 전도된다.
전술한 내용을 고려하여, 적어도 다음의 장점들이, 본원에 개시된 실시예들에 의해 달성된다. RF 신호들을 제2 고유모드 주파수로 공진기에 선택적으로 인가하기 위한 접근법을 제공함으로써, 본 접근법들은, 가속 스테이지 내에서의 하드웨어의 부담스러운 교체 없이, 드리프트 튜브 조립체의 드리프트 튜브에서 유효 AC 드리프트 튜브 길이를 조정하는 제1 장점을 제공한다. 본 실시예들은 또한, 드리프트 튜브 조립체들에 대한 하드웨어 변경들이 회피될 수 있기 때문에, 지연 없이 다수의 상이한 질량들의 이온들을 처리하기 위한 LINAC 기반 가속기의 능력을 확장하는 제2 장점을 제공한다. 본 실시예들에 의해 제공되는 추가의 장점은, 이온 에너지가 비교적 더 높은 하류 스테이지들과 같은 가속 스테이지들을 선택하기 위해 제2 고유모드 여기 주파수를 선택적으로 인가함으로써, 주어진 이온 종들의 주어진 이온 빔의 운송 효율을 개선하는 능력이다.
본 개시내용의 특정 실시예들이 본원에 설명되었지만, 본 개시내용은 이에 제한되지 않는데, 이는, 본 개시내용이, 관련 기술분야가 허용할 바와 같이 그 범위가 광범위하고 본 명세서도 그와 같이 읽혀질 수 있기 때문이다. 그러므로, 상기 설명은 제한으로서 해석되어서는 안 된다. 관련 기술분야의 통상의 기술자는 첨부된 청구항들의 범위 및 사상 내에서 다른 수정들을 구상할 것이다.

Claims (19)

  1. 장치로서,
    RF 신호를 출력하도록 배열된 RF 전력 조립체;
    상기 RF 신호를 수신하도록 결합되고, 제1 출력 단부 및 제2 출력 단부를 포함하는 공진기; 및
    이온 빔을 송신하도록 배열되고, 상기 공진기에 결합되는 드리프트 튜브 조립체
    를 포함하고, 상기 드리프트 튜브 조립체는:
    상기 제1 출력 단부에 결합되는 제1 AC 드리프트 튜브 전극; 및
    상기 제2 출력 단부에 결합되고 제1 갭에 의해 상기 제1 AC 드리프트 튜브 전극으로부터 분리되는 제2 AC 드리프트 튜브 전극을 포함하고,
    상기 RF 전력 조립체는 출력을 제1 고유모드 주파수로부터 제2 고유모드 주파수로 스위칭하도록 스위칭가능한, 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 드리프트 튜브 조립체는 삼중 갭 가속기 구성을 포함하고, 제1 접지된 드리프트 튜브 전극은 상기 제1 AC 드리프트 튜브로부터 상류에 배치되고 제2 갭에 의해 상기 제1 AC 드리프트 튜브로부터 분리되며; 제2 접지된 드리프트 튜브 전극은 상기 제2 AC 드리프트 튜브 전극으로부터 하류에 배치되고 제3 갭에 의해 상기 제2 AC 드리프트 튜브 전극으로부터 분리되는, 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 고유모드 주파수는 적어도 13.56 MHz인, 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 고유모드 주파수는 13.56 MHz, 20 MHz, 또는 27.12 MHz인, 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 고유모드 주파수 대 상기 제2 고유모드 주파수의 비율은 1/√2인, 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 AC 드리프트 튜브 전극은 축 방향을 따른 제1 길이를 포함하고, 상기 제2 AC 드리프트 튜브 전극은 상기 축 방향을 따른 제2 길이를 포함하고, 상기 드리프트 튜브 조립체는 상기 축 방향을 따라 무전계 영역을 한정하고, 상기 무전계 영역은 상기 제1 길이, 상기 제2 길이 및 상기 제1 갭의 합과 동일한 거리만큼 상기 축 방향을 따라 연장되는, 장치.
  7. 선형 가속기를 작동시키는 방법으로서,
    제1 이온 빔을 드리프트 튜브 조립체를 통해 지향시키는 단계 - 상기 드리프트 튜브 조립체는:
    공진기의 제1 출력 단부에 결합되는 제1 AC 드리프트 튜브 전극; 및
    상기 공진기의 제2 출력 단부에 결합되고 제1 갭에 의해 상기 제1 AC 드리프트 튜브 전극으로부터 분리되는 제2 AC 드리프트 튜브 전극을 포함함 -; 및
    RF 신호를 제1 주파수로 상기 공진기에 전달하는 단계 - 상기 제1 주파수는 상기 공진기의 제2 고유모드를 나타냄 -
    를 포함하는, 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    제2 이온 빔을 상기 드리프트 튜브 조립체를 통해 지향시키는 단계 - 상기 제2 이온 빔은 제2 M/q 비율을 포함하고, 상기 제1 이온 빔은 상기 제2 M/q 비율보다 작은 제1 M/q 비율을 포함함 -; 및
    제2 RF 신호를 제2 주파수로 상기 공진기에 전달하는 단계 - 상기 제2 주파수는 상기 공진기의 제1 고유모드를 나타냄 - 를 포함하는, 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    제2 이온 빔을 상기 드리프트 튜브 조립체를 통해 지향시키는 단계 - 상기 제2 이온 빔은 제2 에너지를 포함하고, 상기 제1 이온 빔은 상기 제2 에너지보다 큰 제1 에너지를 포함함 -; 및
    제2 RF 신호를 제2 주파수로 상기 공진기에 전달하는 단계 - 상기 제2 주파수는 상기 공진기의 제1 고유모드를 나타냄 - 를 포함하는, 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 선형 가속기는 복수의 가속 스테이지들을 포함하고, 상기 제1 AC 드리프트 튜브 전극 및 상기 제2 AC 드리프트 튜브 전극은 상기 선형 가속기의 하류 가속 스테이지에 배치되고, 상기 방법은:
    상기 제1 이온 빔을, 상기 하류 가속 스테이지에 대해 상류에 있는, 상기 선형 가속기의 상류 스테이지에 배치된 제2 드리프트 튜브 조립체를 통해 지향시키는 단계 - 상기 제2 드리프트 튜브 조립체는:
    제2 공진기의 제1 출력 단부에 결합되는 제3 AC 드리프트 튜브 전극; 및
    상기 제2 공진기의 제2 출력 단부에 결합되고 제2 갭에 의해 상기 제2 AC 드리프트 튜브 전극으로부터 분리되는 제4 AC 드리프트 튜브 전극을 포함함 -; 및
    제2 RF 신호를 제2 주파수로 상기 제2 공진기에 전달하는 단계 - 상기 제2 주파수는 상기 공진기의 제1 고유모드를 나타냄 - 를 더 포함하는, 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 상류 가속 스테이지는 제1 이온 에너지에서 상기 이온 빔을 수신하고,
    상기 하류 스테이지는 상기 제1 이온 에너지보다 큰 제2 이온 에너지에서 상기 이온 빔을 수신하는, 방법.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 드리프트 튜브 조립체는 삼중 갭 가속기 구성을 포함하고, 제1 접지된 드리프트 튜브 전극은 상기 제1 AC 드리프트 튜브 전극으로부터 상류에 배치되고 제2 갭에 의해 상기 제1 AC 드리프트 튜브 전극으로부터 분리되며; 제2 접지된 드리프트 튜브 전극은 상기 제2 AC 드리프트 튜브 전극으로부터 하류에 배치되고 제3 갭에 의해 상기 제2 AC 드리프트 튜브 전극으로부터 분리되는, 방법.
  13. 제7항에 있어서,
    상기 제1 주파수는 적어도 13.56 MHz인, 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 주파수는 13.56 MHz, 20 MHz, 또는 27.12 MHz인, 방법.
  15. 제7항에 있어서,
    상기 제1 주파수 대 상기 제2 주파수의 비율은 1/√2인, 방법.
  16. 제7항에 있어서,
    상기 제1 AC 드리프트 튜브 전극은 축 방향을 따른 제1 길이를 포함하고, 상기 제2 AC 드리프트 튜브 전극은 상기 축 방향을 따른 제2 길이를 포함하고, 상기 드리프트 튜브 조립체는 상기 축 방향을 따라 무전계 영역을 한정하고, 상기 무전계 영역은 상기 제1 길이, 상기 제2 길이 및 상기 제1 갭의 합과 동일한 거리만큼 상기 축 방향을 따라 연장되는, 방법.
  17. 제7항에 있어서,
    상기 공진기는 상기 제2 AC 드리프트 튜브 전극에서의 순간 전압과 동일한 순간 전압을 상기 제1 AC 드리프트 튜브 전극에서 생성하는, 방법.
  18. 고에너지 이온 주입 시스템으로서,
    제1 에너지의 이온 빔을 생성하도록 배열된 이온 공급원 및 추출 시스템;
    상기 이온 공급원의 하류에 배치된 선형 가속기 - 상기 선형 가속기는 상기 이온 빔을 상기 제1 에너지보다 큰 제2 에너지로 가속하도록 배열되고, 상기 선형 가속기는 복수의 가속 스테이지들을 포함함 -; 및
    RF 전력 시스템 - 복수의 RF 전력 조립체들을 포함하고, 복수의 RF 신호들을 상기 복수의 가속 스테이지들에 개별적으로 출력하도록 배열됨 -
    을 포함하고;
    상기 RF 전력 시스템은 상기 복수의 가속 스테이지들의 제1 공진기에 대한 제1 고유모드 주파수에 대응하는 제1 RF 신호를 상기 선형 가속기에 전송하고, 상기 복수의 가속 스테이지들의 제2 공진기에 대한 제2 고유모드 주파수에 대응하는 제2 RF 신호를 상기 선형 가속기에 전송하도록 배열되는, 고에너지 이온 주입 시스템.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제1 공진기 및 상기 제2 공진기는 단일 공진기이고, 상기 선형 가속기의 주어진 가속 스테이지에 대응하고,
    상기 복수의 RF 전력 조립체들 중 제1 RF 전력 조립체는 상기 단일 공진기에 결합되고, 상기 제1 RF 신호로부터의 출력을 상기 제2 RF 신호로 스위칭하도록 스위칭가능한, 고에너지 이온 주입 시스템.
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