JPH01209645A - イオン源及び電子銃 - Google Patents

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） 本発明は、イオンや電子を静電的ｌζ加速し高エネルギ
ビームとして利用するイオン源、電子銃−ζ関する。

（従来の技術） イオン源は、イオン生成部と加速部からなる。

正イオンを加速するイオン源を例にとり、第６図を使っ
て従来例を説明する。

ｌはイオン生成部で、ガス放電など−こよってイオンを
生成する。２へ５が加速用の電極で、２と５の間に加速
に必要な電圧を加える。３．４は電圧を分割印加するた
めの電極で、使用方法によってその電極数は増減する。

このうち４は後述のように、電圧を分割する目的以外の
役目をもっており、５よりも低い電位におかれている。

各電極の中心軸に沿った電位分布を同図１こ示す。同図
では５を接地電位とした。１からひき出されたイオンは
加速をうけたのち、電場のないドリフト部６を通過する
。この領域では、バックグランドのガスとイオンビーム
との衝突によって、イオンや電子が生まれる。このうち
、電子などの負の荷電粒子は、正イオンと逆方向に加速
され大きなエネルギをもって１＃こ入射する。この電子
等の逆流を防ぐために、正イオン源では前述のように４
を５よりも低い電位におき、電子の流入を防いでいる。

４を低電位−ζおくため６ζ、６からは正のイオンなど
が４Ｉこ流入するが、通常あまり重にな問題ｆζならな
い〇 負イオン源では、第６図の正負を反転した構成となる。

第７図に示すように、１が最も低電位になる。このとき
には６から正イオンが流入し、加速されて１＃こ流入す
る。正イオンの流入を防ぐために、第６図と同様に４を
５よりも高電位ｆこし、正イオンに対し静電障壁を設け
るようにすればよいようにみえるが、今度は６から電子
が４に向って流入する。第２図の場合には、６から４へ
の正イオンの流入はさして問題にならないと述べたが第
７図では、４への電子流入はイオンの場合よりも大幅に
ふえる。その比はイオンと電子の質量の比の平方根に比
例するため、４に流入する電子電流は、第６図の場合の
４１こ流入するイオン電流の数１０倍から数百倍に達し
、４の熱負荷は大きくなりすぎる。そのため、負イオン
源の場合には、４の電極を除き、正イオンの逆流を覚悟
した電極構成をとることが多い。この場合には、６の値
域の圧力を下げ、正イオンの発生をおさえるような前述
のように、従来装置では加速を極部への不要の電子イオ
ンの流入を防ぐことが困難であった。

本発明では、負イオン源において電子の流入を防ぎつつ
、逆流正イオンＩこ対する＃ｔ、障壁を形成する手段を
提供することを目的としている。

（課題を解決するための手段） 本発明に係る負イオン源では、最下流の！極に永久磁石
を配設し、その手前の電極（以下減速電極とよぶ）を最
下流電極電位よりも高くした電極構成としている。

（作用） 本発明により、ば、正イオンの逆流は静電障壁で防止す
る。また、ドリフト部で発生した電子は、最下流電極Ｃ
ζ設けた永久磁石のつくる磁場によって、減速電極への
流入を防ぐことができる。

（実施例） 第１図は本発明に係るイオン源の実施例である。

ｌへ６は第７図と同様の働きをする。ただし、３へ３−
３はやはり、電圧を分割印加するための電極であるが、
通常負イオンをイオン生成部から引き出した場合には電
子も引き出されるため、その分織が必要である。３〜３
−３は電子と負イオンの分離を行なうためのｔ極構成で
あるが、本発明とは直接関係がないため説明は省く。

６のドリフト部ではイオンビームとガスとの衝突でイオ
ン、電子が発生する。正イオンの逆流防止には従来どお
り、静電障壁で防止する。そのために、４の減速電極を
５よりも高電位におく。このままであると６から４へ電
子の流入があるが、５１こ配役した永久磁石の作用で電
子流入を抑える。

図のようにビーム径路をよこぎるように、磁場を発生さ
せると磁場の強さが適当な値以上であれば電子は磁力線
を横切って移動することはできず、４への電子流入を防
ぐことができる。ところで、この磁場は電子の動きを抑
制する程度の磁場であるため、高速のイオンの影響する
ことはない。

第２図は、本発明の変形例を示す。第１図は、イオンの
引出し孔がひとつの場合を例示したが、イオン源では第
２図のように一枚の電極ｆこ複数個設けた多孔電極が用
いられることが多い。多孔電極の場合でも、＠１図と同
様に各引出し孔毎に永久磁石を配することによって同様
の効果が得られる。また、第５図のようｌζいくつかの
引出し孔をまとめて処理する方法もある。

ところで本発明は負イオン源を対象としてのべてきたが
、電子銃Ｉこ対しても同様の効果が得られる。

第３図は、電子銃の典型的な電極配置である。

９は電子放出用のカソードであり、１０．１１は加速用
の電極である。第３図は第８図と同じ構成で１を９１こ
とりかえた構成になりでいる。このときにも正イオンの
逆流がおこり、イオンによる陰極への衝撃が陰極寿命を
縮める原因のひとつとじて知られている。電子銃の場合
でも、第７図の構成とすることにより負イオン源の場合
と同様の効果が得られる。

以上の例では、永久磁石の向きをビームに平行な配置と
したが、これに限られるわけではない。

要は磁石線がビームを横切っていれば良く、第５図の配
置でもよい。

才た、以上の説明では、ビームの形状についてふれなか
ったが形状によらないことはいうまでもない。

（発明の効果） 以上述べたようｆこ本発明−こよれば、減速電極と永久
磁石を併用することＩこより、正イオン、を子の加速部
への流入を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る負イオン源の電極構成図、第２
図は本発明を多孔型［極に適用した例の構成図、第３図
は電子銃の電極配置の構成図、第４図は本発明を電子銃
−こ応用した例の構成図、第５図は磁石配置の別の実施
例を示す構成図、第６図は正イオン源の従来例を示す構
成図、第７図。 第８図は負イオン源の従来例を示す構成図である。 １・・・イオン生成部、２，３，４，５，１０．１１・
・・加速用′ｌｔ極、６・・・ドリフト部、７，８・・
・永久磁石、９・・・電子放出用のカソード。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）イオン生成部で負イオンを生成し、電場によって
   負イオンを引出し、加速する負イオン源において、複数
   の加速用電極のうち、イオンの進行方向にそって最下流
   にある電極に永久磁石を配設するとともに、最下流電極
   のすぐ上流の電極電位を最下流電極より高くしたことを
   特徴とするイオン源。
2. （２）電子放出用陰極部を具備し、電場によって電子を
   加速する電子銃において、複数の加速用電極のうち電子
   の進行方向にそって最下流にある電極に永久磁石を配設
   するとともに最下流電極のすぐ上流の電極電位を、最下
   流電極より高くしたことを特徴とする電子銃。