JPH0160889B2 - - Google Patents
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- JPH0160889B2 JPH0160889B2 JP59045541A JP4554184A JPH0160889B2 JP H0160889 B2 JPH0160889 B2 JP H0160889B2 JP 59045541 A JP59045541 A JP 59045541A JP 4554184 A JP4554184 A JP 4554184A JP H0160889 B2 JPH0160889 B2 JP H0160889B2
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- JP
- Japan
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- hot cathode
- chamber
- discharge
- ion
- gas
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Links
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- 238000005192 partition Methods 0.000 claims description 10
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 9
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- 239000007789 gas Substances 0.000 description 23
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J27/00—Ion beam tubes
- H01J27/02—Ion sources; Ion guns
- H01J27/022—Details
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
この発明は所望のイオンを生じるガスを導入す
るイオン源に関するものである。
るイオン源に関するものである。
従来、この種のイオン源では、熱フイラメント
から出た電子を加速して導入ガスと衝突させ、そ
れによりプラズマを生成し、それに基づくイオン
を発生するようにされている。そして電子の飛程
距離を増大させるため或いは電子の運動空間を制
限するために磁場コイルまたは熱フイラメントを
流れる電流によつて生じる磁場が用いられてい
る。ところで一般に磁場の中のプラズマは密度、
電場等の乱れを生じやすく、その結果得られるイ
オンビームの横方向に広がる速度の軸方向速度に
対する割合い、すなわちエミツタンスは大きくな
る。
から出た電子を加速して導入ガスと衝突させ、そ
れによりプラズマを生成し、それに基づくイオン
を発生するようにされている。そして電子の飛程
距離を増大させるため或いは電子の運動空間を制
限するために磁場コイルまたは熱フイラメントを
流れる電流によつて生じる磁場が用いられてい
る。ところで一般に磁場の中のプラズマは密度、
電場等の乱れを生じやすく、その結果得られるイ
オンビームの横方向に広がる速度の軸方向速度に
対する割合い、すなわちエミツタンスは大きくな
る。
一方、熱フイラメントは、放電の陰極であり、
流入するプラズマイオンの衝撃によるスパツタリ
ングまたは放電ガスとその分解生成物との化学反
応により消耗したり断線し、また、熱フイラメン
トを支持している電気絶縁物の表面が飛来するス
パツタされた粒子やフライメントから蒸発する粒
子で覆われるので、電気を導通するようになるた
め比較的短期間で定期的に交換する必要がある。
流入するプラズマイオンの衝撃によるスパツタリ
ングまたは放電ガスとその分解生成物との化学反
応により消耗したり断線し、また、熱フイラメン
トを支持している電気絶縁物の表面が飛来するス
パツタされた粒子やフライメントから蒸発する粒
子で覆われるので、電気を導通するようになるた
め比較的短期間で定期的に交換する必要がある。
そこで、この発明の目的は、上述のような従来
のイオン源のもつ欠点や問題点を解消して、熱陰
極を長期間使用可能にした磁場を用いないイオン
源を提供することにある。
のイオン源のもつ欠点や問題点を解消して、熱陰
極を長期間使用可能にした磁場を用いないイオン
源を提供することにある。
従つて、この発明によれば、放電室を、細孔を
備えた隔壁電極により熱陰極室とイオン生成室と
に分割し、熱陰極の配置された熱陰極室には希ガ
スを導入し、一方イオン生成室には所望のイオン
を発生する放電ガスを導入し、しかも熱陰極室の
圧力をイオン生成室の圧力より高く保持し、熱陰
極と隔壁電極とイオン生成室の陽極との間で複合
放電を行ない、磁場を用いずに所望のイオンを発
生するようにしたことを特徴とするイオン源が提
供される。
備えた隔壁電極により熱陰極室とイオン生成室と
に分割し、熱陰極の配置された熱陰極室には希ガ
スを導入し、一方イオン生成室には所望のイオン
を発生する放電ガスを導入し、しかも熱陰極室の
圧力をイオン生成室の圧力より高く保持し、熱陰
極と隔壁電極とイオン生成室の陽極との間で複合
放電を行ない、磁場を用いずに所望のイオンを発
生するようにしたことを特徴とするイオン源が提
供される。
熱陰極は好ましくは酸化物または６ホウ化ラン
タン（LaB6）等の低い温度で動作するものが用
いられ得る。
タン（LaB6）等の低い温度で動作するものが用
いられ得る。
以下添附図面を参照してこの発明の実施例につ
いて説明する。
いて説明する。
第１図はこの発明のイオン源の一実施例を示
し、このイオン源は円筒形を成しており、１は熱
陰極室２を画定している金属ケーシングで、Ar，
Ne，He等の希ガス導入用の口部３を備えてい
る。熱陰極室２内には絶縁物４を介して熱陰極５
が設けられている。６，８はセラミツク製で、隔
壁電極７の細孔９を通る中性ガスおよびプラズマ
の流路となるテーパーした開口６ａ，８ａをそれ
ぞれ備えている。絶縁物８を介して順次筒状の陽
極１０と円板状の絶縁物１１と金属板１２とが設
けられ、これらはイオン生成室１３を画定してい
る。また陽極１０には所望のイオンを発生する放
電ガスの導入用の口部１４およびイオンビーム引
出用スリツト１５が設けられ、このスリツト１５
の外方にはイオン引出電極１６が設けられてい
る。
し、このイオン源は円筒形を成しており、１は熱
陰極室２を画定している金属ケーシングで、Ar，
Ne，He等の希ガス導入用の口部３を備えてい
る。熱陰極室２内には絶縁物４を介して熱陰極５
が設けられている。６，８はセラミツク製で、隔
壁電極７の細孔９を通る中性ガスおよびプラズマ
の流路となるテーパーした開口６ａ，８ａをそれ
ぞれ備えている。絶縁物８を介して順次筒状の陽
極１０と円板状の絶縁物１１と金属板１２とが設
けられ、これらはイオン生成室１３を画定してい
る。また陽極１０には所望のイオンを発生する放
電ガスの導入用の口部１４およびイオンビーム引
出用スリツト１５が設けられ、このスリツト１５
の外方にはイオン引出電極１６が設けられてい
る。
各電極に対する給電系は図面に示すように接続
されており、円筒体の両端面を成す金属ケーシン
グ１および金属板１２は電気的に浮遊している。
されており、円筒体の両端面を成す金属ケーシン
グ１および金属板１２は電気的に浮遊している。
熱陰極室２は100Pa程度の高い希ガス圧力
（P1）に維持され、隔壁電極７の細孔９からイオ
ン生成室１３のイオンビーム引出用スリツト１５
を通つて希ガスが流出するようにされる。この場
合イオン生成室内に流入する希ガス圧力（P2R）
が（P1）の1/100程度になるように細孔９および
イオンビーム引出用スリツト１５は寸法決めされ
る。一方イオン生成室１３内に導入される所望の
イオンを発生する放電ガスの圧力（P2D）は10Pa
程度以下となるように設定される。こうして細孔
９を通つて流出する希ガスの流れにより、放電ガ
スが熱陰極室２内へ流入することはなく、従つて
放電ガスが化学的に活性であつても、熱陰極５は
保護され、また希ガスの圧力が100Pa程度に高い
ため熱陰極に流入するイオンのエネルギーは低
く、スパツタリングやその他の損傷を生じること
はない。従つて動作温度の低い酸化物または６ホ
ウ化ランタン（LaB6）製の熱陰極を長期間用い
ることができる。
（P1）に維持され、隔壁電極７の細孔９からイオ
ン生成室１３のイオンビーム引出用スリツト１５
を通つて希ガスが流出するようにされる。この場
合イオン生成室内に流入する希ガス圧力（P2R）
が（P1）の1/100程度になるように細孔９および
イオンビーム引出用スリツト１５は寸法決めされ
る。一方イオン生成室１３内に導入される所望の
イオンを発生する放電ガスの圧力（P2D）は10Pa
程度以下となるように設定される。こうして細孔
９を通つて流出する希ガスの流れにより、放電ガ
スが熱陰極室２内へ流入することはなく、従つて
放電ガスが化学的に活性であつても、熱陰極５は
保護され、また希ガスの圧力が100Pa程度に高い
ため熱陰極に流入するイオンのエネルギーは低
く、スパツタリングやその他の損傷を生じること
はない。従つて動作温度の低い酸化物または６ホ
ウ化ランタン（LaB6）製の熱陰極を長期間用い
ることができる。
イオン生成室１３内のプラズマには熱陰極室２
内のプラズマから５〜7eVの比較的高温の電子が
流入し、比較的低いガス圧力での放電を助けてい
る。電子温度の上昇は絶縁物６のテーパーした開
口６ａと隔壁電極７の細孔９を通るプラズマ内の
電流によつて生じ、このとき、準安定励起準位に
ある希ガス原子も生成され、放電ガスの電離に寄
与することが考えられる。
内のプラズマから５〜7eVの比較的高温の電子が
流入し、比較的低いガス圧力での放電を助けてい
る。電子温度の上昇は絶縁物６のテーパーした開
口６ａと隔壁電極７の細孔９を通るプラズマ内の
電流によつて生じ、このとき、準安定励起準位に
ある希ガス原子も生成され、放電ガスの電離に寄
与することが考えられる。
第２図は、熱陰極室２内のNeガス圧力P1＝
50Pa，放電電圧V1＝45V，隔壁電極電流I1＝1A，
イオン生成室１３内のNeガス圧力P2Ne＜0.2Pa，
Arガス圧力P2Ar＝2Paのとき、イオン生成室１
３の陽極放電電流I2(A)を横軸に接地されたイオン
引出電極１６に対するイオン引出電圧V3＝1KV
のとき得られたイオンビーム電流密度i3（mA／
cm2）を縦軸に示したものである。このグラフから
わかるようにイオン生成室の陽極放電電流I2が約
3Aでイオンビーム電流は飽和し、その電流密度
は14mA／cm2の比較的高い値に達している。
50Pa，放電電圧V1＝45V，隔壁電極電流I1＝1A，
イオン生成室１３内のNeガス圧力P2Ne＜0.2Pa，
Arガス圧力P2Ar＝2Paのとき、イオン生成室１
３の陽極放電電流I2(A)を横軸に接地されたイオン
引出電極１６に対するイオン引出電圧V3＝1KV
のとき得られたイオンビーム電流密度i3（mA／
cm2）を縦軸に示したものである。このグラフから
わかるようにイオン生成室の陽極放電電流I2が約
3Aでイオンビーム電流は飽和し、その電流密度
は14mA／cm2の比較的高い値に達している。
従つてこの発明のイオン源は従来のように磁場
を用いることをせず、また放電室を細孔を備えた
隔壁電極によりイオン生成室と熱陰極室とに分割
し、熱陰極と隔壁電極とイオン生成室の陽極との
間で複合放電を行なうようにし、それにより熱陰
極の寿命をのばし、放電ガスの消費量を少なく
し、しかも高いイオンビーム電流密度と小さいエ
ミツタンスのイオンを発生することができる。
を用いることをせず、また放電室を細孔を備えた
隔壁電極によりイオン生成室と熱陰極室とに分割
し、熱陰極と隔壁電極とイオン生成室の陽極との
間で複合放電を行なうようにし、それにより熱陰
極の寿命をのばし、放電ガスの消費量を少なく
し、しかも高いイオンビーム電流密度と小さいエ
ミツタンスのイオンを発生することができる。
以上説明してきたように、この発明によれば、
磁場を利用することがなく、また化学的に活性な
放電ガスを用いても長寿命でしかも低い放電ガス
消費量の条件のもとにイオンビーム電流密度の高
くてエミツタンスの小さいイオンを発生できるイ
オン源が提供される。
磁場を利用することがなく、また化学的に活性な
放電ガスを用いても長寿命でしかも低い放電ガス
消費量の条件のもとにイオンビーム電流密度の高
くてエミツタンスの小さいイオンを発生できるイ
オン源が提供される。
第１図はこの発明によるイオン源の一実施例の
構造を示す概略断面図、第２図は第１図の装置を
用いて得たイオンビーム電流密度とイオン源動作
条件との関係を示すグラフである。 図中、２：熱陰極室、７：隔壁電極、９：細
孔、１３：イオン生成室。
構造を示す概略断面図、第２図は第１図の装置を
用いて得たイオンビーム電流密度とイオン源動作
条件との関係を示すグラフである。 図中、２：熱陰極室、７：隔壁電極、９：細
孔、１３：イオン生成室。
Claims (1)
- １ 放電室を、細孔を備えた隔壁電極により熱陰
極室とイオン生成室とに分割し、熱陰極の配置さ
れた熱陰極室には希ガスを導入し、一方イオン生
成室には所望のイオンを発生する放電ガスを導入
し、しかも熱陰極室の圧力をイオン生成室の圧力
より高く保持し、熱陰極と隔壁電極とイオン生成
室の陽極との間で複合放電を行ない、磁場を用い
ずに所望のイオンを発生するようにしたことを特
徴とするイオン源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59045541A JPS60189841A (ja) | 1984-03-12 | 1984-03-12 | イオン源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59045541A JPS60189841A (ja) | 1984-03-12 | 1984-03-12 | イオン源 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60189841A JPS60189841A (ja) | 1985-09-27 |
| JPH0160889B2 true JPH0160889B2 (ja) | 1989-12-26 |
Family
ID=12722226
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59045541A Granted JPS60189841A (ja) | 1984-03-12 | 1984-03-12 | イオン源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60189841A (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4841197A (en) * | 1986-05-28 | 1989-06-20 | Nihon Shinku Gijutsu Kabushiki Kaisha | Double-chamber ion source |
| JPS62281235A (ja) * | 1986-05-30 | 1987-12-07 | Ulvac Corp | イオン源 |
| JPS6326927A (ja) * | 1986-07-19 | 1988-02-04 | Ulvac Corp | イオン源 |
| JPS62278734A (ja) * | 1986-05-28 | 1987-12-03 | Ulvac Corp | イオン源 |
| JPH0762981B2 (ja) * | 1986-05-30 | 1995-07-05 | 日本真空技術株式会社 | イオン源 |
| JPS62278735A (ja) * | 1986-05-28 | 1987-12-03 | Ulvac Corp | イオン源 |
| JPH0824031B2 (ja) * | 1986-07-01 | 1996-03-06 | 日本真空技術株式会社 | イオン源 |
| JPH088072B2 (ja) * | 1986-07-03 | 1996-01-29 | 日本真空技術株式会社 | イオン源 |
| JPS6369966A (ja) * | 1986-09-09 | 1988-03-30 | Ulvac Corp | イオン源 |
| JP2523552B2 (ja) * | 1986-12-17 | 1996-08-14 | 富士通株式会社 | 圧力勾配型イオン源 |
| JPH0648400Y2 (ja) * | 1987-02-14 | 1994-12-12 | オムロン株式会社 | 海苔検査装置 |
-
1984
- 1984-03-12 JP JP59045541A patent/JPS60189841A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60189841A (ja) | 1985-09-27 |
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