JPH0249334A - 荷電粒子ビームの形成方法 - Google Patents
荷電粒子ビームの形成方法Info
- Publication number
- JPH0249334A JPH0249334A JP63200657A JP20065788A JPH0249334A JP H0249334 A JPH0249334 A JP H0249334A JP 63200657 A JP63200657 A JP 63200657A JP 20065788 A JP20065788 A JP 20065788A JP H0249334 A JPH0249334 A JP H0249334A
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- magnetic field
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（技術分野）
この発明は、荷電粒子ビームの形成方法とその装置に関
するものである。さらに詳しくは、この発明は、これま
では困難であった電子ビームの収出しをも可能とする電
子ビームおよび／またはイオンビームからなる荷電粒子
ビームの形成方法とそのための装置に関するものである
。
するものである。さらに詳しくは、この発明は、これま
では困難であった電子ビームの収出しをも可能とする電
子ビームおよび／またはイオンビームからなる荷電粒子
ビームの形成方法とそのための装置に関するものである
。
（背景技術）
近年、荷電粒子ビームの形成装置としては、荷電粒子ビ
ーム利用技術の進展に伴い、大電流の電子ビームあるい
はイオンビームを安定的に供給できる長寿命のものが要
求されている。しかし、従来の荷電粒子ビームの形成装
置は荷電粉子源として金属フィラメントを使用するので
、上記のような要請に応じることができなくなっている
。
ーム利用技術の進展に伴い、大電流の電子ビームあるい
はイオンビームを安定的に供給できる長寿命のものが要
求されている。しかし、従来の荷電粒子ビームの形成装
置は荷電粉子源として金属フィラメントを使用するので
、上記のような要請に応じることができなくなっている
。
これに対して、プラズマ陰極を用いるイオン源が提案さ
れている（東海大字紀要工学部、Ｖｏ１２６．ＮＯ，２
，１）、１１５．１９８６） 、 コノイオ”ｊ’ＪＵ
ｉ、イオン源容器内でプラズマ陰極を用いてアーク放電
させ、高電離、高密度のプラズマを形成し、そのプラズ
マを電圧の印加により引出すものである。
れている（東海大字紀要工学部、Ｖｏ１２６．ＮＯ，２
，１）、１１５．１９８６） 、 コノイオ”ｊ’ＪＵ
ｉ、イオン源容器内でプラズマ陰極を用いてアーク放電
させ、高電離、高密度のプラズマを形成し、そのプラズ
マを電圧の印加により引出すものである。
このイオン源の提案は今後の荷電粒子ビーム技術にとっ
て重要なものであるが、このイオン源から引出せる荷電
粒子はイオンに限られており、電子を引出すことはでき
ないという欠点がある。電子は磁界に強く捕えられてい
るなめ、単に引出し電圧を印加しただけでは引出すこと
ができないからである。
て重要なものであるが、このイオン源から引出せる荷電
粒子はイオンに限られており、電子を引出すことはでき
ないという欠点がある。電子は磁界に強く捕えられてい
るなめ、単に引出し電圧を印加しただけでは引出すこと
ができないからである。
またこのイオン源の寿命は、従来の金属フィラメントを
使用するものに比べると長いものの、アーク放電により
高密度のプラズマを発生させるので、引出し電流２０１
＾／ｉの場合には９０時間にすぎない。
使用するものに比べると長いものの、アーク放電により
高密度のプラズマを発生させるので、引出し電流２０１
＾／ｉの場合には９０時間にすぎない。
このため、このイオン源は、電子ビーム形成装置として
は側底用いることができず、さらにイオンビーム形成装
置としても今後の要請に十分応えるだけの寿命を有して
いない。
は側底用いることができず、さらにイオンビーム形成装
置としても今後の要請に十分応えるだけの寿命を有して
いない。
（発明の目的）
この発明は、以上の通りの事情を踏まえてなされたもの
であり、電子ビームの引出しを可能とし、かつ、大電流
の荷電粒子ビームを形成でき１．シかも長寿命化するこ
とのできる新しい荷電粒子ビームの形成方法とそのため
の装置を提供することを目的としている。
であり、電子ビームの引出しを可能とし、かつ、大電流
の荷電粒子ビームを形成でき１．シかも長寿命化するこ
とのできる新しい荷電粒子ビームの形成方法とそのため
の装置を提供することを目的としている。
（発明の開示）
この発明は、上記の目的を実現するため、電子サイクロ
トロン共鳴放電により多極磁界中にプラズマを発生させ
、多ｆｌｉ電界を重畳させて電磁界ドリフトによりプラ
ズマを放電空間外へ引出すことを特徴とする荷電粒子ビ
ームの形成方法を提供する。
トロン共鳴放電により多極磁界中にプラズマを発生させ
、多ｆｌｉ電界を重畳させて電磁界ドリフトによりプラ
ズマを放電空間外へ引出すことを特徴とする荷電粒子ビ
ームの形成方法を提供する。
また、この荷電粒子ビームの形成方法を実施する装置と
して、電子サイクロトロン共鳴放電によりプラズマを発
生させる多極磁界とこの磁界に重畳する電界とを有し、
多極磁界中に発生させたプラズマを電磁界ドリフトによ
り放電空間外へ引出すことを特徴とする荷電粒子ビーム
の形成装置を提供する。
して、電子サイクロトロン共鳴放電によりプラズマを発
生させる多極磁界とこの磁界に重畳する電界とを有し、
多極磁界中に発生させたプラズマを電磁界ドリフトによ
り放電空間外へ引出すことを特徴とする荷電粒子ビーム
の形成装置を提供する。
この発明において採用している電子サイクロトロン共鳴
放電法は、無電極放電としてプラズマを形成する方法で
ある。すなわち、電子サイクロトロン共鳴条件 ｆ＝ｅＢ／２πｍ （式中、ｆは使用する電磁波の周波数、ｍは電子の質量
、ｅは電荷、Ｂは磁束密度を表す）を満たす磁場配位の
空間に周波数ｆの電磁波を送り、プラズマを発生させる
。たとえば、ｆ ＝２．４５Ｇｔｌｚ 、Ｂ ＝８７５
ｑａｕｓｓのとき、この共鳴条件が満たされる。
放電法は、無電極放電としてプラズマを形成する方法で
ある。すなわち、電子サイクロトロン共鳴条件 ｆ＝ｅＢ／２πｍ （式中、ｆは使用する電磁波の周波数、ｍは電子の質量
、ｅは電荷、Ｂは磁束密度を表す）を満たす磁場配位の
空間に周波数ｆの電磁波を送り、プラズマを発生させる
。たとえば、ｆ ＝２．４５Ｇｔｌｚ 、Ｂ ＝８７５
ｑａｕｓｓのとき、この共鳴条件が満たされる。
この電子サイクロトロン共鳴放電によるプラズマは、イ
オンビーム源としては既に半導体エツチング、表面処理
、多価イオン源など広範に利用されており、さらにその
イオンビーム源としての寿命は無限長であることも実証
されている。
オンビーム源としては既に半導体エツチング、表面処理
、多価イオン源など広範に利用されており、さらにその
イオンビーム源としての寿命は無限長であることも実証
されている。
この発明においてはこの電子サイクロトロン共鳴放電に
よりプラズマを多極磁界中に発生させ、この磁界に多極
電界を重畳させることを特徴としている。
よりプラズマを多極磁界中に発生させ、この磁界に多極
電界を重畳させることを特徴としている。
たとえば、４極、６極等の多極磁界に多極電界を重畳さ
せる。
せる。
第１図には、４極磁界の例について、磁界とプラズマと
の関係を示している。４極の磁界（１）に発生させたプ
ラズマ（２）内の電子は磁力線に強く捕捉され、通常は
引出すことができないが、これを可能とするために磁界
に電界を重畳させ、電磁界（ＥｘＢ）ドリフト運動させ
る。これにより、イオンだけでなく電子らＥ／Ｂの速さ
で同方向に引出すことができるようになる。
の関係を示している。４極の磁界（１）に発生させたプ
ラズマ（２）内の電子は磁力線に強く捕捉され、通常は
引出すことができないが、これを可能とするために磁界
に電界を重畳させ、電磁界（ＥｘＢ）ドリフト運動させ
る。これにより、イオンだけでなく電子らＥ／Ｂの速さ
で同方向に引出すことができるようになる。
ドリフト速度を大きくするために、磁界に多極電界を印
加している。たとえば、第２図に示したように、４極の
磁界（１）に４極の電界（３）を直交させる。プラズマ
を構成する粒子は、紙面の裏から表へと紙面と垂直の方
向にドリフト運動する。
加している。たとえば、第２図に示したように、４極の
磁界（１）に４極の電界（３）を直交させる。プラズマ
を構成する粒子は、紙面の裏から表へと紙面と垂直の方
向にドリフト運動する。
以上のように、この発明においてはプラズマから電子と
イオンとを共に引出すが、引出した電子とイオンとはそ
の電荷および質量の差を利用して分離することができる
。そこで、この発明においては、放電空間外へ引出した
電子とイオンとが混在するプラズマに対して磁界または
電界の印加手段を用いて電子ビームまたはイオンビーム
を分離・形成することができる。第３図は、磁界印加手
段（４）を用いて電子ビーム（５）とイオンビーム（６
）とを分離・形成する例を示している。
イオンとを共に引出すが、引出した電子とイオンとはそ
の電荷および質量の差を利用して分離することができる
。そこで、この発明においては、放電空間外へ引出した
電子とイオンとが混在するプラズマに対して磁界または
電界の印加手段を用いて電子ビームまたはイオンビーム
を分離・形成することができる。第３図は、磁界印加手
段（４）を用いて電子ビーム（５）とイオンビーム（６
）とを分離・形成する例を示している。
たとえば第２図に示した４極磁界を有する電子サイクロ
トロン共鳴放電装置に４極電界を重畳させた装置を使用
して電子ビームを形成する場合、電子サイクロトロン共
鳴放電装置の作動条件として２．４５ＧＨｚの磁界とマ
イクロ波を使用すると、電子密度２Ｘ１０１０■−３、
電子温度５ｅＶ程度のプラズマを容易に発生させること
ができる。この場合には１００ｎ＾・■−２の電子ビー
ムが得られる。
トロン共鳴放電装置に４極電界を重畳させた装置を使用
して電子ビームを形成する場合、電子サイクロトロン共
鳴放電装置の作動条件として２．４５ＧＨｚの磁界とマ
イクロ波を使用すると、電子密度２Ｘ１０１０■−３、
電子温度５ｅＶ程度のプラズマを容易に発生させること
ができる。この場合には１００ｎ＾・■−２の電子ビー
ムが得られる。
５Ｘ１０”〜ｌＸ１０１２■−３の範囲内の電子密度程
度を容易に実現することができる。
度を容易に実現することができる。
（発明の効果）
この発明によれば、電子サイクロトロン共鳴放電により
多極磁界中にプラズマを発生させ、そのプラズマを荷電
粒子ビーム源とするので高電離、高密度のプラズマを発
生させることができる。その発生寿命は極めて長期なも
のとなる。さらに、この発明によれば、発生させたプラ
ズマをＥＸＢドリフトにより放電空間の外へ引出すので
、イオンだけでなく電子も引出すことができる。
多極磁界中にプラズマを発生させ、そのプラズマを荷電
粒子ビーム源とするので高電離、高密度のプラズマを発
生させることができる。その発生寿命は極めて長期なも
のとなる。さらに、この発明によれば、発生させたプラ
ズマをＥＸＢドリフトにより放電空間の外へ引出すので
、イオンだけでなく電子も引出すことができる。
第１図は、４極磁界とそこに発生するプラズマとの位置
関係を示す正面図である。 第２図は、重畳させた４極磁界と４極電界を示す正面図
である。 第３図は、電子ビームとイオンビームとを分離・形成す
る場合の斜視図である。 １・・・多極磁界 ２・・・プラズマ ３・・・多極電界 ４・・・磁界印加手段５・・・電
子ビーム ６・・・イオンビーム代理人 弁理士
西 澤 利 夫第 １ 図 第 ３ 図 第 ２ 図
関係を示す正面図である。 第２図は、重畳させた４極磁界と４極電界を示す正面図
である。 第３図は、電子ビームとイオンビームとを分離・形成す
る場合の斜視図である。 １・・・多極磁界 ２・・・プラズマ ３・・・多極電界 ４・・・磁界印加手段５・・・電
子ビーム ６・・・イオンビーム代理人 弁理士
西 澤 利 夫第 １ 図 第 ３ 図 第 ２ 図
Claims (4)
- （１）電子サイクロトロン共鳴放電により多極磁界中に
プラズマを発生させ、多極電界を重畳させて電磁界ドリ
フトによりプラズマを放電空間外へ引出すことを特徴と
する荷電粒子ビームの形成方法。 - （２）放電空間外へ引出したプラズマに磁界または電界
を印加して電子ビームとイオンビームを分離・形成する
請求項（１）記載の荷電粒子ビームの形成方法。 - （３）電子サイクロトロン共鳴によりプラズマを発生さ
せる多極磁界とこの磁界に重畳する電界とを有し、多極
磁界中に発生させたプラズマを電磁界ドリフトにより放
電空間外へ引出すことを特徴とする荷電粒子ビームの形
成装置。 - （４）プラズマ発生空間外へ引出したプラズマを電子ビ
ームとイオンビームに分離する磁界または電界印加手段
を有する請求項（３）記載の荷電粒子ビームの形成装置
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63200657A JP2834147B2 (ja) | 1988-08-11 | 1988-08-11 | 荷電粒子ビームの形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63200657A JP2834147B2 (ja) | 1988-08-11 | 1988-08-11 | 荷電粒子ビームの形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0249334A true JPH0249334A (ja) | 1990-02-19 |
| JP2834147B2 JP2834147B2 (ja) | 1998-12-09 |
Family
ID=16428054
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63200657A Expired - Lifetime JP2834147B2 (ja) | 1988-08-11 | 1988-08-11 | 荷電粒子ビームの形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2834147B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2839242A1 (fr) * | 2002-04-25 | 2003-10-31 | Rasar Holding N V | Procede pour generer un plasma froid destine a la sterilisation de milieu gazeux et dispositif pour mettre en oeuvre ce procede |
-
1988
- 1988-08-11 JP JP63200657A patent/JP2834147B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2839242A1 (fr) * | 2002-04-25 | 2003-10-31 | Rasar Holding N V | Procede pour generer un plasma froid destine a la sterilisation de milieu gazeux et dispositif pour mettre en oeuvre ce procede |
| WO2003092338A1 (fr) * | 2002-04-25 | 2003-11-06 | Rasar Holding N.V. | Procede pour generer un plasma froid destine a la sterilisation de milieu gazeux et dispositif pour mettre en oeuvre ce procede |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2834147B2 (ja) | 1998-12-09 |
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Legal Events
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