JPH0250577B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0250577B2 JPH0250577B2 JP54057395A JP5739579A JPH0250577B2 JP H0250577 B2 JPH0250577 B2 JP H0250577B2 JP 54057395 A JP54057395 A JP 54057395A JP 5739579 A JP5739579 A JP 5739579A JP H0250577 B2 JPH0250577 B2 JP H0250577B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cathode
- discharge
- lab
- plasma
- auxiliary
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J1/00—Details of electrodes, of magnetic control means, of screens, or of the mounting or spacing thereof, common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
- H01J1/02—Main electrodes
- H01J1/13—Solid thermionic cathodes
Landscapes
- Solid Thermionic Cathode (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、プラズマ電子ビーム、イオン源等に
使用するプラズマ生成用複合型LaB6陰極に関す
る。
使用するプラズマ生成用複合型LaB6陰極に関す
る。
（従来の技術）
従来のプラズマ生成用陰極は、直熱Ｗ製フイラ
メント、酸化物陰極、初期放電で加熱するTa製
パイプ、Ｗ製棒等の陰極などが使用されている。
メント、酸化物陰極、初期放電で加熱するTa製
パイプ、Ｗ製棒等の陰極などが使用されている。
（発明が解決しようとする課題）
プラズマ生成用放電陰極は、(1)構造が簡単であ
ること、(2)放電のスタートが容易であること、(3)
大電流を得ることができること、(4)空気にさらさ
れても安定していること、(5)寿命が長いこと、な
どの条件を充たすことが好ましい。
ること、(2)放電のスタートが容易であること、(3)
大電流を得ることができること、(4)空気にさらさ
れても安定していること、(5)寿命が長いこと、な
どの条件を充たすことが好ましい。
しかし、直熱Ｗ製フイラメントは上記(3)及び(5)
の条件で不利であり、酸化物陰極は(4)の条件を充
たしておらず、外部加熱をしないで初期放電で加
熱するTa製パイプ及びＷ製棒陰極は(3)の条件を
充たすようにすると、(2)及び(5)で不利になる。即
ち、大電流を得るには、陰極の体積を大きくする
か、2800℃以上の高温に保持する必要がある。
の条件で不利であり、酸化物陰極は(4)の条件を充
たしておらず、外部加熱をしないで初期放電で加
熱するTa製パイプ及びＷ製棒陰極は(3)の条件を
充たすようにすると、(2)及び(5)で不利になる。即
ち、大電流を得るには、陰極の体積を大きくする
か、2800℃以上の高温に保持する必要がある。
また、LaB6陰極を用いることを想定すると、
Ｗ製フイラメントで外部加熱すれば1800℃で40／
cm2以上の大電流密度を得ることが可能であり、上
記(2)〜(5)の条件を充たすことになるが、長時間大
電流を得るために必然的に大きな表面積と体積が
必要になり外部加熱のＷ製フイラメントパワーが
極めて大きくなる。そして、この大きなフイラメ
ントパワーを導入することは難しく、その構造も
相当に複雑になることが予想される。他方、外部
加熱によらずに、初期放電により大きな体積の
LaB6陰極を加熱することは難しく、放電のスタ
ートを容易に行うことができない。
Ｗ製フイラメントで外部加熱すれば1800℃で40／
cm2以上の大電流密度を得ることが可能であり、上
記(2)〜(5)の条件を充たすことになるが、長時間大
電流を得るために必然的に大きな表面積と体積が
必要になり外部加熱のＷ製フイラメントパワーが
極めて大きくなる。そして、この大きなフイラメ
ントパワーを導入することは難しく、その構造も
相当に複雑になることが予想される。他方、外部
加熱によらずに、初期放電により大きな体積の
LaB6陰極を加熱することは難しく、放電のスタ
ートを容易に行うことができない。
このように、従来のプラズマ生成用放電陰極
は、いずれも欠点を有し、上記の条件を総て充た
すものは存在しなかつた。
は、いずれも欠点を有し、上記の条件を総て充た
すものは存在しなかつた。
そこで、本発明は、上記の欠点を解消し、長時
間大電流放電を可能にするプラズマ生成用陰極を
提供しようとするものである。
間大電流放電を可能にするプラズマ生成用陰極を
提供しようとするものである。
（課題を解決するための手段）
本発明は、熱容量の小さな補助陰極と、プラズ
マ流発生方向に垂直な断面がリング形状で、上記
補助陰極の先端近傍を上記リング形状の内部に含
むように該補助陰極に周設された主陰極LaB6と
を有し、該補助陰極の初期放電を集中させ、それ
を利用して主陰極LaB6を加熱し気体中で大電流
放電を可能としたことを特徴とするプラズマ生成
用複合型LaB6陰極である。
マ流発生方向に垂直な断面がリング形状で、上記
補助陰極の先端近傍を上記リング形状の内部に含
むように該補助陰極に周設された主陰極LaB6と
を有し、該補助陰極の初期放電を集中させ、それ
を利用して主陰極LaB6を加熱し気体中で大電流
放電を可能としたことを特徴とするプラズマ生成
用複合型LaB6陰極である。
（作用）
第１図及び第２図は、本発明の具体例であるプ
ラズマ生成用複合型LaB6陰極の断面図であり、
第３図は、第１図の陰極を用いた放電装置の概念
図である。
ラズマ生成用複合型LaB6陰極の断面図であり、
第３図は、第１図の陰極を用いた放電装置の概念
図である。
第１図は、Mo製円筒体７をステンレス製陰極
支持台１に固定し、該円筒体７の先端は中心に孔
を有するＷ製円板９で閉じ、該円筒体７内面に炭
素製支持台８によりリング形状の主陰極LaB6６
を固定し、該円筒体７の後方に気体挿入孔２を備
えたMo製熱シールド４を取り付け、該主陰極６
内にＷ製コイル５が位置するように該コイル５の
後端部を上記熱シールド４で支持する。なお、上
記支持台１には冷却手段３を付設する。
支持台１に固定し、該円筒体７の先端は中心に孔
を有するＷ製円板９で閉じ、該円筒体７内面に炭
素製支持台８によりリング形状の主陰極LaB6６
を固定し、該円筒体７の後方に気体挿入孔２を備
えたMo製熱シールド４を取り付け、該主陰極６
内にＷ製コイル５が位置するように該コイル５の
後端部を上記熱シールド４で支持する。なお、上
記支持台１には冷却手段３を付設する。
第２図は、第１図の陰極において、Ｗ製コイル
５の代わりに、先端部が薄肉のTa製パイプ１０
を用いたものであり、該パイプ１０の孔を気体挿
入孔２としたものであつて、その他の構成は、第
１図と違わないので、説明を省略する。
５の代わりに、先端部が薄肉のTa製パイプ１０
を用いたものであり、該パイプ１０の孔を気体挿
入孔２としたものであつて、その他の構成は、第
１図と違わないので、説明を省略する。
第３図の放電装置は、ガラス製又はセラミツク
製の円筒体１１内に第１図の陰極を収容し、前方
に気体排気口１６を有する中間電極１７及び放電
電極１８を配置し、放電直列抵抗１３及び放電電
源１４と中間電極負荷抵抗１５を配置して放電回
路を形成し、矢印の弱磁場１２の存在下で放電を
行うものである。
製の円筒体１１内に第１図の陰極を収容し、前方
に気体排気口１６を有する中間電極１７及び放電
電極１８を配置し、放電直列抵抗１３及び放電電
源１４と中間電極負荷抵抗１５を配置して放電回
路を形成し、矢印の弱磁場１２の存在下で放電を
行うものである。
第３図の装置でプラズマ放電を行う手順を説明
すると、Mo製の円体内に水素ガスを導入し、放
電開始領域のガス圧力を上げてパツシエンの方則
から短距離で放電電圧を最小にする目的で、円筒
体内を1Torr程度に保つ。そして、プラズマ生成
用複合型LaB6陰極と中間電極との間に50ガウス
程度の弱磁場を発生させ、補助陰極であるＷ製コ
イルに数Ａ程度の小電流放電を開始させて中的に
加熱する。この加熱により、主陰極を1500〜1800
℃に加熱して大電流放電が誘導される。その際
に、2500℃以上に加熱して陰極の寿命に影響を与
えることはない。そして、この大電流放電により
Ｗ製コイルの補助陰極は温度上昇を免れる。ま
た、主陰極円筒体内のガス圧力とプラズマ密度が
高くなつているので、上記数10ガウス程度以下の
弱磁場による電子のマグネトロンカツトオフは、
電子と中性粒子やイオンの衝突で避けられる。中
間電極に負荷抵抗を接続して放電陽極との間に弱
い電場を加えることにより、プラズマ流は、
10-2Torr前後で放電陽極から放出される。
すると、Mo製の円体内に水素ガスを導入し、放
電開始領域のガス圧力を上げてパツシエンの方則
から短距離で放電電圧を最小にする目的で、円筒
体内を1Torr程度に保つ。そして、プラズマ生成
用複合型LaB6陰極と中間電極との間に50ガウス
程度の弱磁場を発生させ、補助陰極であるＷ製コ
イルに数Ａ程度の小電流放電を開始させて中的に
加熱する。この加熱により、主陰極を1500〜1800
℃に加熱して大電流放電が誘導される。その際
に、2500℃以上に加熱して陰極の寿命に影響を与
えることはない。そして、この大電流放電により
Ｗ製コイルの補助陰極は温度上昇を免れる。ま
た、主陰極円筒体内のガス圧力とプラズマ密度が
高くなつているので、上記数10ガウス程度以下の
弱磁場による電子のマグネトロンカツトオフは、
電子と中性粒子やイオンの衝突で避けられる。中
間電極に負荷抵抗を接続して放電陽極との間に弱
い電場を加えることにより、プラズマ流は、
10-2Torr前後で放電陽極から放出される。
本発明では、上記のようにＷ製コイルや先端部
が薄肉のTa製パイプ等の、熱容量の小さな補助
陰極をリング形状のLaB6陰極の内部に設置する
ことにより、まず、小電流放電で補助陰極の先端
を集中的に加熱し、次いで、この発熱により、そ
の周囲に配置した上記主陰極を加熱して主放電を
誘導させ、安定した大電流放電を行うもので、こ
の大電流放電に移行した後は補助陰極への通電を
停止することにより、それ以上の温度上昇を回避
するものである。なお、リング形状の主陰極は、
大電流放電を可能にするために表面積を大きくす
る必要があり、第１図及び第２図に示したような
円筒形状が好ましい。
が薄肉のTa製パイプ等の、熱容量の小さな補助
陰極をリング形状のLaB6陰極の内部に設置する
ことにより、まず、小電流放電で補助陰極の先端
を集中的に加熱し、次いで、この発熱により、そ
の周囲に配置した上記主陰極を加熱して主放電を
誘導させ、安定した大電流放電を行うもので、こ
の大電流放電に移行した後は補助陰極への通電を
停止することにより、それ以上の温度上昇を回避
するものである。なお、リング形状の主陰極は、
大電流放電を可能にするために表面積を大きくす
る必要があり、第１図及び第２図に示したような
円筒形状が好ましい。
このように、本発明のプラズマ生成用複合型陰
極LaB6は、プラズマイオン源として利用するこ
とができる。また、第２の陽極を設けることによ
り、プラズマ電子ビームとして取り出して利用す
ることもできる。
極LaB6は、プラズマイオン源として利用するこ
とができる。また、第２の陽極を設けることによ
り、プラズマ電子ビームとして取り出して利用す
ることもできる。
（実施例）
第３図の放電装置を用いてプラズマ放電の実験
を行つた。主陰極として、内径２cm、厚さ2.5mm、
長さ２cmのLaB6円筒体を使用し、補助陰極とし
て、太さ1.4mmのＷ線を約１cmの直径で６回まい
たコイルを使用した。水素を上記円筒体内に導入
し、中間電極の負荷抵抗を８Ωとし、放電電源の
電圧を約400Vに上げたときに放電が開始して数
秒以内に放電電圧が下がつて平衝状態に達した。
この状態で、陰極と中間電極との間は0.6Torr程
度であり、放電陽極の右端で10-2Torr程度であ
り、補助陰極と中間電極との間が約45V、中間電
極と放電陽極との間は約35Vであつた。そして、
中間電極の負荷抵抗には5A程度しか電流が流れ
なかつたが、主陰極からは500A以上の大電流を
長時間放電させることができた。
を行つた。主陰極として、内径２cm、厚さ2.5mm、
長さ２cmのLaB6円筒体を使用し、補助陰極とし
て、太さ1.4mmのＷ線を約１cmの直径で６回まい
たコイルを使用した。水素を上記円筒体内に導入
し、中間電極の負荷抵抗を８Ωとし、放電電源の
電圧を約400Vに上げたときに放電が開始して数
秒以内に放電電圧が下がつて平衝状態に達した。
この状態で、陰極と中間電極との間は0.6Torr程
度であり、放電陽極の右端で10-2Torr程度であ
り、補助陰極と中間電極との間が約45V、中間電
極と放電陽極との間は約35Vであつた。そして、
中間電極の負荷抵抗には5A程度しか電流が流れ
なかつたが、主陰極からは500A以上の大電流を
長時間放電させることができた。
（発明の効果）
本発明は、上記の構成を採用することにより、
陰極の構造を簡単にすることができ、放電のスタ
ートを容易にし、長時間の大電流放電を可能にし
た。
陰極の構造を簡単にすることができ、放電のスタ
ートを容易にし、長時間の大電流放電を可能にし
た。
第１図及び第２図は本発明の具体例であるプラ
ズマ生成用複合型LaB6陰極の構成図であり、第
３図は第１図の陰極を用いた放電装置の構成図で
ある。図において、１：ステンレス製陰極支持
台、２：気体導入孔、３：冷却手段、４：Mo製
熱シールド、５：Ｗ製コイル、６：主陰極LaB6、
７：Mo製円筒体、８：炭素支持台、９：中心に
孔を有するＷ製円板、１０：Ta製パイプ、１
１：ガラス製またはセラミツク製の円筒体、１
２：弱磁場、１３：放電直列抵抗、１４：放電電
源、１５：中間電極負荷抵抗、１６：気体排気
口、１７：中間電極、１８：放電電極。
ズマ生成用複合型LaB6陰極の構成図であり、第
３図は第１図の陰極を用いた放電装置の構成図で
ある。図において、１：ステンレス製陰極支持
台、２：気体導入孔、３：冷却手段、４：Mo製
熱シールド、５：Ｗ製コイル、６：主陰極LaB6、
７：Mo製円筒体、８：炭素支持台、９：中心に
孔を有するＷ製円板、１０：Ta製パイプ、１
１：ガラス製またはセラミツク製の円筒体、１
２：弱磁場、１３：放電直列抵抗、１４：放電電
源、１５：中間電極負荷抵抗、１６：気体排気
口、１７：中間電極、１８：放電電極。
Claims (1)
- １ 熱容量の小さな補助陰極と、プラズマ流発生
方向に垂直な断面がリング形状で、上記補助陰極
の先端近傍を上記リング形状の内部に含むように
該補助陰極に周設された主陰極LaB6とを有し、
該補助陰極の初期放電を集中させ、それを利用し
て主陰極LaB6を加熱し気体中で大電流放電を可
能としたことを特徴とするプラズマ生成用複合型
LaB6陰極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5739579A JPS55148337A (en) | 1979-05-10 | 1979-05-10 | Composite type lab6 cathode for plasma generation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5739579A JPS55148337A (en) | 1979-05-10 | 1979-05-10 | Composite type lab6 cathode for plasma generation |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS55148337A JPS55148337A (en) | 1980-11-18 |
| JPH0250577B2 true JPH0250577B2 (ja) | 1990-11-02 |
Family
ID=13054429
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5739579A Granted JPS55148337A (en) | 1979-05-10 | 1979-05-10 | Composite type lab6 cathode for plasma generation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS55148337A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002155355A (ja) * | 2000-11-17 | 2002-05-31 | Chugai Ro Co Ltd | 圧力勾配型プラズマ発生装置の始動方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63102320A (ja) * | 1986-10-20 | 1988-05-07 | Tokyo Electron Ltd | プラズマ生成装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6047285B2 (ja) * | 1975-10-01 | 1985-10-21 | 日本ゼオン株式会社 | アクリロニトリル系重合体の製造法 |
-
1979
- 1979-05-10 JP JP5739579A patent/JPS55148337A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002155355A (ja) * | 2000-11-17 | 2002-05-31 | Chugai Ro Co Ltd | 圧力勾配型プラズマ発生装置の始動方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS55148337A (en) | 1980-11-18 |
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