JPH03208250A - 分析電磁石 - Google Patents
分析電磁石Info
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- JPH03208250A JPH03208250A JP299790A JP299790A JPH03208250A JP H03208250 A JPH03208250 A JP H03208250A JP 299790 A JP299790 A JP 299790A JP 299790 A JP299790 A JP 299790A JP H03208250 A JPH03208250 A JP H03208250A
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- Japan
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- gap
- charged particle
- iron core
- magnetic
- magnetic poles
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Links
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical group [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract description 14
- 230000004075 alteration Effects 0.000 abstract description 3
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 abstract description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 20
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 1
- 238000007665 sagging Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
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】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、例えばイオン注入装置、加速器等に用いら
れるものであって、イオンビームのような荷電粒子ビー
ムの質量分析、エネルギー分析等の運動量分析を行う分
析電磁石に関する。
れるものであって、イオンビームのような荷電粒子ビー
ムの質量分析、エネルギー分析等の運動量分析を行う分
析電磁石に関する。
この種の分析電磁石の従来例を第５図に示す。
この分析電磁石はいわゆるＣ型分析電磁石と呼ばれるも
のであり、ギャップをあけて相対向する二つの磁極２１
および２２を有していて、全体の断面形状がＣ型で平面
形状が扇型をした鉄心２を備えている。
のであり、ギャップをあけて相対向する二つの磁極２１
および２２を有していて、全体の断面形状がＣ型で平面
形状が扇型をした鉄心２を備えている。
この鉄心２には（より具体的にはその各磁極２１、２２
の根本部には）コイル３および４が巻かれている。また
その磁極２１、２２間のギヤ・ノブ部には、イオンビー
ムのような荷電粒子ビーム６の通路を真空雰囲気にする
ものであって磁極２１、２２に沿って曲げられた非磁性
材から或る分析管５が設けられている。
の根本部には）コイル３および４が巻かれている。また
その磁極２１、２２間のギヤ・ノブ部には、イオンビー
ムのような荷電粒子ビーム６の通路を真空雰囲気にする
ものであって磁極２１、２２に沿って曲げられた非磁性
材から或る分析管５が設けられている。
このような分析電磁石においては、加速された荷電粒子
ビーム６をこの分析管５の中を通すことによって、所望
の質量あるいはエネルギーの荷電粒子ビーム６のみを選
択的に導出することができる。
ビーム６をこの分析管５の中を通すことによって、所望
の質量あるいはエネルギーの荷電粒子ビーム６のみを選
択的に導出することができる。
上記のような従来の分析電磁石における各磁極２１、２
２の対向面２１ａ、２２ａの形状は、基本的には図示例
のように互いに平行な平面状をしている。
２の対向面２１ａ、２２ａの形状は、基本的には図示例
のように互いに平行な平面状をしている。
ところが、この種の分析電磁石はコスト等の制限からあ
まり大型にできず、そのため磁極２１および２２の幅も
十分に大きくすることができないのが現実であり、その
ため、両磁極２１、２２間の中心面Ａ上での磁束密度は
、例えば第６図中に実線で示すように、中心に対して端
に向かうほど弱くなり、放物線状の分布をしている。
まり大型にできず、そのため磁極２１および２２の幅も
十分に大きくすることができないのが現実であり、その
ため、両磁極２１、２２間の中心面Ａ上での磁束密度は
、例えば第６図中に実線で示すように、中心に対して端
に向かうほど弱くなり、放物線状の分布をしている。
磁束密度がそのようになると、荷電粒子ビーム６がその
影響を受けてしまい（この影響は荷電粒子ビーム６のサ
イズが大きくなるほど大きい）、その変形、集束位置の
ずれ等の収差が生しる。その結果、荷電粒子ビーム６の
均一性に悪影響が出ると共に、荷電粒子ビーム６が構造
物に当たる等してその輸送効率にも悪影響が出る。
影響を受けてしまい（この影響は荷電粒子ビーム６のサ
イズが大きくなるほど大きい）、その変形、集束位置の
ずれ等の収差が生しる。その結果、荷電粒子ビーム６の
均一性に悪影響が出ると共に、荷電粒子ビーム６が構造
物に当たる等してその輸送効率にも悪影響が出る。
これに対しては、各磁極２１、２２の対向面２１ａ、２
２ａの両端部に、第６図中に２点鎖線で示ずような突条
のシム２３を設ける場合もあり、そのようにすれば磁束
密度分布の均一性はある程度改善されるが、同図中に２
点鎖線で示すようにシム２３の付近でのみ磁束密度が持
ち上げられるため、中だるみのような磁束密度分布を示
し、あまり良好とは言えない。
２ａの両端部に、第６図中に２点鎖線で示ずような突条
のシム２３を設ける場合もあり、そのようにすれば磁束
密度分布の均一性はある程度改善されるが、同図中に２
点鎖線で示すようにシム２３の付近でのみ磁束密度が持
ち上げられるため、中だるみのような磁束密度分布を示
し、あまり良好とは言えない。
そこでこの発明は、上記のような磁極間の中心面上での
磁束密度分布を広い領域に亘って均一化することができ
るようにした分析電磁石を提供することを主たる目的と
する。
磁束密度分布を広い領域に亘って均一化することができ
るようにした分析電磁石を提供することを主たる目的と
する。
上記目的を達戒ずるため、この発明の分析電磁石は、前
述したような鉄心の各Ｍ１極の対向面側の断面形状を、
互いの間のギャップが中心部で一番広く両側が次第に狭
くなるようなものにしたことを特徴とする。
述したような鉄心の各Ｍ１極の対向面側の断面形状を、
互いの間のギャップが中心部で一番広く両側が次第に狭
くなるようなものにしたことを特徴とする。
両磁極の対向面の形状が平面状の場合は、その磁極間の
中心面上での磁束密度分布は前述したように放物線状に
なる。
中心面上での磁束密度分布は前述したように放物線状に
なる。
これに対して、各磁極の対向面側の断面形状をこの発明
のようにすれば、磁極間の中心面上での磁束密度が中心
部で相対的に下がり端部で相対的に上がるので、放物線
状になろうとする磁束密度分布が補正され、広い領域に
亘ってその均一性が向上する。
のようにすれば、磁極間の中心面上での磁束密度が中心
部で相対的に下がり端部で相対的に上がるので、放物線
状になろうとする磁束密度分布が補正され、広い領域に
亘ってその均一性が向上する。
第１図は、この発明の一実施例に係る分析電磁石を示す
概略縦断面図である。第５図の従来例と同一または相当
する部分には同一符号を付し、以下においては当該従来
例との相違点を主に説明する。
概略縦断面図である。第５図の従来例と同一または相当
する部分には同一符号を付し、以下においては当該従来
例との相違点を主に説明する。
この実施例においては、前述したような各磁極２１、２
２の対向面２１ａ、２２ａ側の断面形状を、各磁極２１
、２２の中心に対して左右対称な放物線状にしている。
２の対向面２１ａ、２２ａ側の断面形状を、各磁極２１
、２２の中心に対して左右対称な放物線状にしている。
前述したように、磁極２１、２２の対向面の形状が平面
状の場合はその間の磁束密度分布は放物線状になるので
、特性上からは各磁極２１、２２の対向面側の断面形状
をこの実施例のように放物線状にするのが好ましく、そ
のようにすれば、放物線状のものをその逆の放物線状に
補正することになるので、中心面Ａ上での磁束密度分布
を広い領域に亘って（例えば磁極２１、２２の一端側か
ら他端側までのほぼ全域に亘って）直線状に近づけて非
常に均一化することができる。
状の場合はその間の磁束密度分布は放物線状になるので
、特性上からは各磁極２１、２２の対向面側の断面形状
をこの実施例のように放物線状にするのが好ましく、そ
のようにすれば、放物線状のものをその逆の放物線状に
補正することになるので、中心面Ａ上での磁束密度分布
を広い領域に亘って（例えば磁極２１、２２の一端側か
ら他端側までのほぼ全域に亘って）直線状に近づけて非
常に均一化することができる。
もっとも、加工の容易さからは、上記のような放物線を
直線化して、第２図の実施例のように、各磁極２１、２
２の対向面２１ａ、２２ａ側の断面形状を、各１極２１
、２２の中心に対して左右対称なへ字状（三角状あるい
は山型とも言える）にするのが好ましく、この場合でも
中心面Ａ上での磁束密度分布をかなり広い領域に亘って
均一化することができる。
直線化して、第２図の実施例のように、各磁極２１、２
２の対向面２１ａ、２２ａ側の断面形状を、各１極２１
、２２の中心に対して左右対称なへ字状（三角状あるい
は山型とも言える）にするのが好ましく、この場合でも
中心面Ａ上での磁束密度分布をかなり広い領域に亘って
均一化することができる。
第２図のような分析電磁石における各磁極２１、２２の
対向面２１ａ、２２ａの勾配を変化させた場合の中心面
Ａ上での磁束密度分布の計算結果の例を第３図に示し、
その磁束密度側の目盛を中心部の磁束密度に対する誤差
で表したものを第４図に示す。
対向面２１ａ、２２ａの勾配を変化させた場合の中心面
Ａ上での磁束密度分布の計算結果の例を第３図に示し、
その磁束密度側の目盛を中心部の磁束密度に対する誤差
で表したものを第４図に示す。
両図においては、磁極２１、２２間の端部のギャップ長
Ｇを６０ｍｍに保ち、中心部のギャンブ長Ｇ０を６０ｍ
ｍ（これは従来例に相当する）、６１ｍｍ、６２ｍｍ、
６４ｍｍと変化させることで各磁極２ｌ、２２の対向面
の勾配を変化させている。
Ｇを６０ｍｍに保ち、中心部のギャンブ長Ｇ０を６０ｍ
ｍ（これは従来例に相当する）、６１ｍｍ、６２ｍｍ、
６４ｍｍと変化させることで各磁極２ｌ、２２の対向面
の勾配を変化させている。
両図から分かるように、各磁極２１、２２の対向面２１
ａ、２２ａの勾配を適当に選べば（例えば中心部のギャ
ップ長Ｇ０を６１ｍｍかそれよりわずかに小さくすれば
）、磁束密度分布をかなり広い領域に亘って均一化する
（例えば±０．１％の誤差内に入れたりそれに近づけた
りする）ことができる。
ａ、２２ａの勾配を適当に選べば（例えば中心部のギャ
ップ長Ｇ０を６１ｍｍかそれよりわずかに小さくすれば
）、磁束密度分布をかなり広い領域に亘って均一化する
（例えば±０．１％の誤差内に入れたりそれに近づけた
りする）ことができる。
なお、上記のような構造は、鉄心の内形がＨ型をしたい
わゆるＨ一型分析電磁石等にも通用することができるの
は勿論である。
わゆるＨ一型分析電磁石等にも通用することができるの
は勿論である。
以上のようにこの発明によれば、鉄心の各磁極の対向面
側の断面形状を、互いの間のギャップが中心部で一番広
く両側が次第に狭くなるようなものにしたので、磁極間
の中心面上での磁束密度分布を広い領域に亘って均一化
することができる。
側の断面形状を、互いの間のギャップが中心部で一番広
く両側が次第に狭くなるようなものにしたので、磁極間
の中心面上での磁束密度分布を広い領域に亘って均一化
することができる。
その結果、分析しようとする荷電粒子ビームに収差が生
しるのを軽減して、ビームの均一性、輸送効率等を向上
させることができる。
しるのを軽減して、ビームの均一性、輸送効率等を向上
させることができる。
第１図は、この発明の一実施例に係る分析電磁石を示す
概略縦断面図である。第２図は、この発明の他の実施例
に係る分析！磁石を示す概略縦断面図である。第３図は
、第２図のような分析ｉｉｔ磁石における各磁極の対向
面の勾配を変化させた場合の磁極間の中心面上での磁束
密度分布の計算結果の例を示す図である。第４図は、第
３図の磁束密度側の目盛を中心部の磁束密度に対する誤
差で表した図である。第５図は、従来の分析ｉｆ磁石の
一例を示す概略縦断面図である。第６図は、従来の分析
電磁石における磁極間の中心面上での磁束密度分布の概
略例を示す図である。 ２・・・鉄心、２１．２２・・・磁極、２１ａ，２２ａ
・・・対向面、３．４・・・コイル、５・・・分析管、
６・・・荷電粒子ビーム。
概略縦断面図である。第２図は、この発明の他の実施例
に係る分析！磁石を示す概略縦断面図である。第３図は
、第２図のような分析ｉｉｔ磁石における各磁極の対向
面の勾配を変化させた場合の磁極間の中心面上での磁束
密度分布の計算結果の例を示す図である。第４図は、第
３図の磁束密度側の目盛を中心部の磁束密度に対する誤
差で表した図である。第５図は、従来の分析ｉｆ磁石の
一例を示す概略縦断面図である。第６図は、従来の分析
電磁石における磁極間の中心面上での磁束密度分布の概
略例を示す図である。 ２・・・鉄心、２１．２２・・・磁極、２１ａ，２２ａ
・・・対向面、３．４・・・コイル、５・・・分析管、
６・・・荷電粒子ビーム。
Claims (1)
- （１）ギャップをあけて相対向する二つの磁極を有する
鉄心と、この鉄心に巻かれたコイルと、同鉄心のギャッ
プ部に設けられた分析管とを備える分析電磁石において
、前記鉄心の各磁極の対向面側の断面形状を、互いの間
のギャップが中心部で一番広く両側が次第に狭くなるよ
うなものにしたことを特徴とする分析電磁石。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP299790A JPH03208250A (ja) | 1990-01-09 | 1990-01-09 | 分析電磁石 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP299790A JPH03208250A (ja) | 1990-01-09 | 1990-01-09 | 分析電磁石 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03208250A true JPH03208250A (ja) | 1991-09-11 |
Family
ID=11545021
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP299790A Pending JPH03208250A (ja) | 1990-01-09 | 1990-01-09 | 分析電磁石 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03208250A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6194684B1 (en) | 1998-11-02 | 2001-02-27 | Lincoln Global, Inc. | Output choke for D.C. welder and method of using same |
| JP2002015695A (ja) * | 2000-06-29 | 2002-01-18 | Ulvac Japan Ltd | 立体収束質量分離器 |
-
1990
- 1990-01-09 JP JP299790A patent/JPH03208250A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6194684B1 (en) | 1998-11-02 | 2001-02-27 | Lincoln Global, Inc. | Output choke for D.C. welder and method of using same |
| US6859128B1 (en) | 1998-11-02 | 2005-02-22 | Lincoln Global, Inc. | Output choke for D.C. welder and method of using same |
| US6930580B2 (en) | 1998-11-02 | 2005-08-16 | Lincoln Global, Inc. | Output choke for D.C. welder and method of using same |
| US7102479B2 (en) | 1998-11-02 | 2006-09-05 | Lincoln Global, Inc. | Output choke for D.C. welder and method of using same |
| JP2002015695A (ja) * | 2000-06-29 | 2002-01-18 | Ulvac Japan Ltd | 立体収束質量分離器 |
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