JPH0159696B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、セシウム化合物を用いたイオン源に
関する。

液体金属によるイオン源は、イオン注入、イオ
ンビーム露光、イオンビーム加工用として、又、
走査イオン顕微鏡のイオンビーム発生源として用
いられる。このようなイオン源の１つにセシウム
を用いたセシウムイオン源がある。従来のセシウ
ムイオン源としては、金属セシウム蒸気を熱励起
によりイオン化する方式、金属セシウムを電界電
離によつてイオン化する方式、セシウム化合物よ
りセシウム蒸気をつくり、これを熱励起によつて
イオン化する方式等がある。しかし、これらの方
式は、何れも構成が複雑である。

本発明は、このような点に鑑みてなされたもの
で、融出した金属セシウムのみが浸透することの
できる材料で構成したるつぼを用いて極めて簡単
な構成のイオン源を実現したものである。

以下、図面を参照して、本発明を詳細に説明す
る。

図は、本発明の一実施例を示す断面図である。
図において、１は金属セシウムに対してのみ浸透
性を有する材料でつくられたるつぼである。該る
つぼ１は、図に示すようにパイプ状をなしてい
る。この材料としては、例えば、多孔質セラミツ
ク等が用いられる。２はるつぼ１を固定する支持
体、３はるつぼ１の内部に充填されたセシウム化
合物と還元剤とが適当な割合で混合された混合物
である。上記セシウム化合物としては、例えば、
塩化セシウム、ヨウ化セシウム、クロム酸セシウ
ム等が用いられる。一方、還元剤としては、例え
ば、カルシウム、タングステン、シリコン等が用
いられる。

４はるつぼ１の壁部外周に巻回された通電加熱
用のヒータ、５は該ヒータ４に外部から通電する
ための引出し端子である。図では、端子を１本し
か示していないが、２本で構成される。６はるつ
ぼ１の底部開口部に設けられた接栓、７はるつぼ
１をその内部に支持すると共に液体セシウムを取
出すための開口部をその底部に有する容器であ
る。８は容器７の底部開口部より落下する液体セ
シウムを貯留するリザーバ、９は該リザーバ８中
に貯留した液体セシウムである。又、１０はリザ
ーバ８の底部に設けられた細孔より外に突き出し
たエミツタ電極用の針金である。該針金１０とし
ては、例えばタングステンが用いられる。そし
て、図に示すイオン源は、真空中で動作するよう
になつている。

このように構成されたイオン源の動作を次に説
明する。

先ず、イオン源を駆動する前に大気中で接栓６
を外し、セシウム化合物と還元剤との混合物３を
るつぼ１内に詰め込む。しかる後、接栓６をはめ
込み、容器７に挿入する。ところで、このイオン
源の図に示す部分は全部真空槽内に電気的に絶縁
して置かれている。そこで、上述の作業終了後、
真空槽を真空排気する。これにより、容器７の内
部も、底部の開口を通じて排気される。真空槽内
が充分に排気された後、ヒータ４に通電し、るつ
ぼ１を加熱する。

るつぼ１の内部が加熱されて、高温（例えば
800℃）になると、セシウム化合物と還元剤との
混合物が反応し、金属セシウムの蒸気を発生す
る。るつぼ１の壁部には、前述したようにセシウ
ムのみが通過できるような微細孔が設けられてい
るので、セシウム蒸気は、るつぼ１の壁部を透過
し、拡散する。容器７の内側壁面は、るつぼ１内
に比べて充分低い温度にあり、セシウム蒸気は、
この壁面で凝結し液体セシウムにかわる。尚、容
器７の内側壁面の温度をより低く維持するには、
熱輻射の大きい構造にするか、強制的冷却手段を
設けるようにすればよい。容器７の内側壁面にて
液化したセシウムは、壁面を伝わつて落下し、図
中矢印で示すように底部の開口より流出し、リザ
ーバ８内に移る。リザーバ８の底部には細孔があ
り、更にこの細孔を通して針金１０が突き出てい
る。液体セシウムは、細孔の内壁と針金１０との
間隙から少量ずつ針金の先端方向に向かつて流れ
るが、針金１０の先端付近で表面張力とつり合う
ところで止まる。このような状態になつたところ
で、リザーバ８及び針金１０とで構成されるエミ
ツタと、該エミツクと対向して設けられた引出し
電極（図示せず）との間に、エミツタ側を正極と
する高電圧を印加する。

これにより生じた高電界によつて、液体セシウ
ムは針金１０の表面を流れ、針金１０の先端部で
テーラーコーンを形成する。このテーラーコーン
の先端で、電界は更に強くなり、遂には液体のセ
シウムの蒸気化・イオン化を誘起する。このよう
にして発生したセシウムイオンは、エミツタと引
出し電極間の電界により加速され、イオンビーム
を形成する。従つて、極めて簡単な構成のセシウ
ムイオン源を実現できる。

尚、ヒータ４の代わりに、るつぼ１の壁部自体
を一定の抵抗を有する材料で構成し、るつぼ１自
体を通電加熱してもよい。このようにすれば、ヒ
ータ４が不要となり、更に構成が簡単になる。
又、容器７の内側壁面を冷却する手段を用いる場
合、該手段として、容器７の内側壁面に接触せし
めてその熱を吸収するような冷却棒を用いること
ができる。このような冷却棒を用いると、高価な
冷却装置が不要となる。更に容器７とリザーバ８
とを兼用する構造としても良い。

以上詳細に説明したように、本発明では、融出
した金属セシウムのみが浸透できるるつぼを用い
たので、イオン源が極めて簡単な構成になる。

【図面の簡単な説明】

図は、本発明の一実施例を示す構成断面図であ
る。 １…るつぼ、２…支持体、３…混合物、４…ヒ
ータ、５…引き出し端子、６…接栓、７…容器、
８…リザーバ、９…液体セシウム、１０…針金。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 内部にセシウム化合物と還元剤との混合物が
   充填され壁部に融出金属セシウムの蒸気のみが浸
   透し得る微細孔を有するパイプ状のるつぼと、該
   るつぼ内の前記混合物を加熱するための発熱体
   と、前記るつぼをその内部に支持すると共に金属
   セシウム蒸気を凝結させるための壁面と、液化金
   属セシウムを貯留し且つその一部を電界の印加さ
   れる針金に供給するリザーバとから構成されたイ
   オン源。 ２ 前記発熱体として、るつぼの壁部外周に沿つ
   て巻回したヒータを用い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。 ３ 前記発熱体としてるつぼ自体を一定の抵抗を
   有する材質で構成し該るつぼ自体を直接通電加熱
   するように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。