JPH03252033A - ガスフェーズイオン源 - Google Patents
ガスフェーズイオン源Info
- Publication number
- JPH03252033A JPH03252033A JP2050556A JP5055690A JPH03252033A JP H03252033 A JPH03252033 A JP H03252033A JP 2050556 A JP2050556 A JP 2050556A JP 5055690 A JP5055690 A JP 5055690A JP H03252033 A JPH03252033 A JP H03252033A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- emitter
- hole
- helium gas
- cone
- gas
- 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.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/06—Sources
- H01J2237/08—Ion sources
- H01J2237/0802—Field ionization sources
- H01J2237/0807—Gas field ion sources [GFIS]
Landscapes
- Electron Sources, Ion Sources (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）
本発明は、高加速電圧が印加できるように成したガスフ
ェーズイオン源に関する。
ェーズイオン源に関する。
（従来の技術）
最近、ガスフェーズイオン源を用いたイ゛オンビーム装
置が開発されている。
置が開発されている。
このガスフェーズイオン源は、先端が鋭く形成されたエ
ミッタ先端に例えばヘリウムガス、水素等イオン種とな
るガスを供給し、該カス分子を強電界によって電離させ
、イオン化するイオン源である。
ミッタ先端に例えばヘリウムガス、水素等イオン種とな
るガスを供給し、該カス分子を強電界によって電離させ
、イオン化するイオン源である。
この様なイオン源においては、エミッタに高電圧を印加
すると共に、ビーム電流を増大させる為、エミッタを４
°に程度の極低温に冷却する必要がある。その為、従来
第３図に示すような構造のものが開発されている。
すると共に、ビーム電流を増大させる為、エミッタを４
°に程度の極低温に冷却する必要がある。その為、従来
第３図に示すような構造のものが開発されている。
第３図においで、１は内部が高真空に保たれたイオン源
外壁、２は内部に冷媒、例えば液体ヘリウム３を満たし
たタンクで、イオン源外壁１上部に形成した開口４の絶
縁部にステンレス製のベローズ５を介して熱的に遮断さ
れた状態で支持されている。６はこのタンク２の底部に
固定された熱伝導性の高い電気絶縁物質、例えばサファ
イアで、このサファイアの底部中央部にホルダ７を介し
て先端が鋭く加工されたエミッタ８が保持されている。
外壁、２は内部に冷媒、例えば液体ヘリウム３を満たし
たタンクで、イオン源外壁１上部に形成した開口４の絶
縁部にステンレス製のベローズ５を介して熱的に遮断さ
れた状態で支持されている。６はこのタンク２の底部に
固定された熱伝導性の高い電気絶縁物質、例えばサファ
イアで、このサファイアの底部中央部にホルダ７を介し
て先端が鋭く加工されたエミッタ８が保持されている。
９はこのエミッタ８に対向して設置ごれた弓円電極で、
中央部にイオン通過用穴９ａが形成されており、また、
この引出電極は電気絶縁物質で形成された支持筒１０を
介して前記サファイア６に支持されている。１１は前記
エミッタ８近傍にイオン種となるガス、例えばヘリウム
ガスを導入するためのバイブで、このバイブの一端は前
記支持筒１０側壁に貫通して取り付けられており、また
、他端は熱交換器１２を介して図示外のヘリウムガスを
満たしたガスボンベに接続されている。
中央部にイオン通過用穴９ａが形成されており、また、
この引出電極は電気絶縁物質で形成された支持筒１０を
介して前記サファイア６に支持されている。１１は前記
エミッタ８近傍にイオン種となるガス、例えばヘリウム
ガスを導入するためのバイブで、このバイブの一端は前
記支持筒１０側壁に貫通して取り付けられており、また
、他端は熱交換器１２を介して図示外のヘリウムガスを
満たしたガスボンベに接続されている。
前記熱交換器１２内には液体窒素１３が導入されている
。１４は前記タンク２内に液体ヘリウムを供給するため
の供給パイプ、１５はタンク２内で気化したヘリウムガ
スを排出するための排出パイプである。１６は前記開口
４を塞ぐための蓋体で、熱絶縁物質で形成されている。
。１４は前記タンク２内に液体ヘリウムを供給するため
の供給パイプ、１５はタンク２内で気化したヘリウムガ
スを排出するための排出パイプである。１６は前記開口
４を塞ぐための蓋体で、熱絶縁物質で形成されている。
この様に成せば、エミッタ８はサファイア６によりアー
ス電位のイオン源外壁１やタンク２に対して電気的に絶
縁されると同時に、このサファイアを通して冷却される
。そこで、このエミッタに図示外の加速電原から５０Ｋ
Ｖ程度の加速電圧を印加し更にエミッタ８と引出電極９
との間に数１０ＫＶ程度の引出電圧を印加した状態にお
いて、バイブ１１よりヘリウムガスをエミッタ近傍に供
給すれば、ヘリウムガスの分子がエミッタの先端に吸着
し、その吸着したガス分子がエミッタと引出電極間の強
電界により電離される。この電離により発生したイオン
が引出電圧により引き出されると同時に、加速電圧によ
り図示外の陽極方向に加速される。
ス電位のイオン源外壁１やタンク２に対して電気的に絶
縁されると同時に、このサファイアを通して冷却される
。そこで、このエミッタに図示外の加速電原から５０Ｋ
Ｖ程度の加速電圧を印加し更にエミッタ８と引出電極９
との間に数１０ＫＶ程度の引出電圧を印加した状態にお
いて、バイブ１１よりヘリウムガスをエミッタ近傍に供
給すれば、ヘリウムガスの分子がエミッタの先端に吸着
し、その吸着したガス分子がエミッタと引出電極間の強
電界により電離される。この電離により発生したイオン
が引出電圧により引き出されると同時に、加速電圧によ
り図示外の陽極方向に加速される。
この様な構成において、バイブ１１から常温のヘリウム
ガスを導入すると、エミッタ８を液体ヘリウム温度（４
°に程度）まで冷却することができなくなるため、一般
には同図で示すように熱交換器１２を設け、ヘリウムガ
スを液体窒素温度まで冷却してからエミッタ近傍に供給
するようにしている。その結果、熱交換器を用意しなけ
ればならないため、構成が複雑化すると共に、コストア
ップの原因となっている。
ガスを導入すると、エミッタ８を液体ヘリウム温度（４
°に程度）まで冷却することができなくなるため、一般
には同図で示すように熱交換器１２を設け、ヘリウムガ
スを液体窒素温度まで冷却してからエミッタ近傍に供給
するようにしている。その結果、熱交換器を用意しなけ
ればならないため、構成が複雑化すると共に、コストア
ップの原因となっている。
第４図はこの様な問題を解決するために提案されたガス
フェーズイオン源の概略図である。図中前記第２図と同
一番号を付したものは同一構成要素である。
フェーズイオン源の概略図である。図中前記第２図と同
一番号を付したものは同一構成要素である。
第４図のガスフェーズイオン源においては、イオン化す
べきガスを供給するバイブ１１−をタンク２内の冷媒３
中に挿入するように構成している。
べきガスを供給するバイブ１１−をタンク２内の冷媒３
中に挿入するように構成している。
図中、１７ａ、１７ｂは支持筒１０内と前記バイブ１１
′を繋ぐためにタンク２内の底部及びサファイア６に形
成したガス通路、１８は絞りで、エミッタ８の近傍に導
入するヘリウムガスの圧力を１０−’Ｔｏｒｒ以下に減
圧してアーク放電を防止するためのものである。
′を繋ぐためにタンク２内の底部及びサファイア６に形
成したガス通路、１８は絞りで、エミッタ８の近傍に導
入するヘリウムガスの圧力を１０−’Ｔｏｒｒ以下に減
圧してアーク放電を防止するためのものである。
この様に成せば、バイブ１１゛はエミッタ８を冷却する
ための冷媒３によって冷却されるため、独立した熱交換
器を設けることなく、直接常温のヘリウムガスをイオン
源外壁１内に導入しても、このガスはタンク２内を通過
する際、液体ヘリウム温度まで冷却される。そして、絞
り１８により所定の圧力まで減圧された後、ガス通路１
７ａ１１７ｂを通して支持筒１０内、つまり、エミッタ
８近傍に導かれる為、エミッタ８の温度が上昇すること
はなく、液体ヘリウム温度に維持することができる。
ための冷媒３によって冷却されるため、独立した熱交換
器を設けることなく、直接常温のヘリウムガスをイオン
源外壁１内に導入しても、このガスはタンク２内を通過
する際、液体ヘリウム温度まで冷却される。そして、絞
り１８により所定の圧力まで減圧された後、ガス通路１
７ａ１１７ｂを通して支持筒１０内、つまり、エミッタ
８近傍に導かれる為、エミッタ８の温度が上昇すること
はなく、液体ヘリウム温度に維持することができる。
（発明が解決しようとする課題）
所で、前記エミッタ８に加速電源（図示せず）から、高
い加速電圧を印加すると、前記バイブ１１−の沿面、及
び該バイブ１１′の中に供給されるヘリウムガス中で放
電が起こる。該放電を防止する方法として前記バイブ１
１′の長さを長くする事が考えられるが、これではイオ
ン源全体が大型化してしまう。その為、第４図１８に示
す如き、絞りを設けてバイブ１１′に供給するヘリウム
ガスのガス圧を高くする事によって前記放電を防止して
いる。
い加速電圧を印加すると、前記バイブ１１−の沿面、及
び該バイブ１１′の中に供給されるヘリウムガス中で放
電が起こる。該放電を防止する方法として前記バイブ１
１′の長さを長くする事が考えられるが、これではイオ
ン源全体が大型化してしまう。その為、第４図１８に示
す如き、絞りを設けてバイブ１１′に供給するヘリウム
ガスのガス圧を高くする事によって前記放電を防止して
いる。
しかし、前記エミッタ８に、例えば、１００ＫＶ程度の
加速電圧を印加した時、１気圧程度のヘリウムガスをバ
イブ１１″に供給しても、エミッタ８近傍のヘリウムガ
スの圧力を１０−’Ｔｏｒｒ以下にする為には、１Ｏ−
８１）／ｓ以下の非常に低いコンダクタンスの絞りが必
要となる。この様な絞りは、孔径が０．５μｍ以下の絞
りに相当するが、この様な孔径の小さな絞りの製作は非
常に困難である。
加速電圧を印加した時、１気圧程度のヘリウムガスをバ
イブ１１″に供給しても、エミッタ８近傍のヘリウムガ
スの圧力を１０−’Ｔｏｒｒ以下にする為には、１Ｏ−
８１）／ｓ以下の非常に低いコンダクタンスの絞りが必
要となる。この様な絞りは、孔径が０．５μｍ以下の絞
りに相当するが、この様な孔径の小さな絞りの製作は非
常に困難である。
本発明は加速電圧を高くしても、エミッタ近傍のヘリウ
ムガスの圧力を１０−’Ｔｏｏｒ以下に設定できる絞り
を備えた新規なガスフェーズイオン源を提供する事を目
的としたものである。
ムガスの圧力を１０−’Ｔｏｏｒ以下に設定できる絞り
を備えた新規なガスフェーズイオン源を提供する事を目
的としたものである。
（課題を解決するための手段）
その為に本発明は、高電圧が印加されるエミッタ、該エ
ミッタを冷却する冷媒を収納するタンク、前記エミッタ
に対向して配置され該エミッタとの間に引出電圧が印加
される引出電極、前記冷媒中に挿入され、前記エミッタ
近傍にイオン化すべきガスを供給するパイプ、該パイプ
中に設けられ、アパーチャ板の孔に読札との間に僅かな
隙間ができる棒状部材を嵌め込んで成る絞り体、及びこ
れらの部材を収納する真空容器から成るガスフェーズイ
オン源を発明した。
ミッタを冷却する冷媒を収納するタンク、前記エミッタ
に対向して配置され該エミッタとの間に引出電圧が印加
される引出電極、前記冷媒中に挿入され、前記エミッタ
近傍にイオン化すべきガスを供給するパイプ、該パイプ
中に設けられ、アパーチャ板の孔に読札との間に僅かな
隙間ができる棒状部材を嵌め込んで成る絞り体、及びこ
れらの部材を収納する真空容器から成るガスフェーズイ
オン源を発明した。
（実施例）
第１図は本発明の要部である絞りの一実施例を示したも
のである。
のである。
図中１９は孔径が、例えば、０．１ｍｍ程度の孔１９Ｓ
を持つアパーチャ板、２０は、例えば、電界エツチング
により外径か、例えば、０．１２５ｍｍ程度で先端部が
円錐状に形成されたコーンである。該コーンの円錐部か
前記アパーチャ板１９の孔１９Ｓに嵌め込められ、該コ
ーンの他端部が前記アパーチャ板１９に接着されている
。
を持つアパーチャ板、２０は、例えば、電界エツチング
により外径か、例えば、０．１２５ｍｍ程度で先端部が
円錐状に形成されたコーンである。該コーンの円錐部か
前記アパーチャ板１９の孔１９Ｓに嵌め込められ、該コ
ーンの他端部が前記アパーチャ板１９に接着されている
。
この様な構成を持つ絞りを前記第４図に示した絞り１８
の代わりに配置する。この際、第１図に示すように、イ
オン化すべきガスを導入するパイプ１１′の内壁と該絞
りの外周との間で気体が漏れないように、該絞りを該内
壁に固定する。そして、前記パイプ１１′に１気圧程度
のヘリウムガスを供給すると前記コーン２０先端の円錐
部はアパーチャ板１９の孔１９Ｓに強く押し付けられ、
前記コーン２０の先端部＃［とアパーチャ板１９の孔１
９Ｓ部の接触部のコンダクタンスが１０−８１１／ｓ以
下に保たれる。即ち、孔径が０． ５μｍ以下の絞りを
設けたのと実質的に同じ状態となる。
の代わりに配置する。この際、第１図に示すように、イ
オン化すべきガスを導入するパイプ１１′の内壁と該絞
りの外周との間で気体が漏れないように、該絞りを該内
壁に固定する。そして、前記パイプ１１′に１気圧程度
のヘリウムガスを供給すると前記コーン２０先端の円錐
部はアパーチャ板１９の孔１９Ｓに強く押し付けられ、
前記コーン２０の先端部＃［とアパーチャ板１９の孔１
９Ｓ部の接触部のコンダクタンスが１０−８１１／ｓ以
下に保たれる。即ち、孔径が０． ５μｍ以下の絞りを
設けたのと実質的に同じ状態となる。
従って、エミッタ８に、例えば、１００ＫＶ程度の高加
速電圧を印加した場合でも、前記パイプ１１′の沿面や
該バイ１１１′のヘリウムガス中で放電を起こさずに、
前記エミッタ近傍のヘリウムガスの圧力を１０−’Ｔｏ
ｒｒ以下にできる。
速電圧を印加した場合でも、前記パイプ１１′の沿面や
該バイ１１１′のヘリウムガス中で放電を起こさずに、
前記エミッタ近傍のヘリウムガスの圧力を１０−’Ｔｏ
ｒｒ以下にできる。
さて、前記絞りにおけるコンダクタンスはアパーチャ板
１９の孔径、コーン２０先端の円錐部の開き角、アパー
チャ板１９の孔の表面粗さ等で可変できる。
１９の孔径、コーン２０先端の円錐部の開き角、アパー
チャ板１９の孔の表面粗さ等で可変できる。
尚、前記絞りの変形として、第２図（ａ）に示す如く、
前記アパーチャ板１９の孔にコーン２０の一定径部分を
挿入したものや、第２図（ｂ）に示す如く、何枚かのア
パーチャ板１９Ａ、１９Ｂ。
前記アパーチャ板１９の孔にコーン２０の一定径部分を
挿入したものや、第２図（ｂ）に示す如く、何枚かのア
パーチャ板１９Ａ、１９Ｂ。
１９Ｃを重ね合わせ、該重ね合わされた各アパーチャの
孔にコーン２０を挿入してコンダクタンスを微調整する
ものも考えられる。
孔にコーン２０を挿入してコンダクタンスを微調整する
ものも考えられる。
（効果）
本発明は、高電圧が印加されるエミッタ、該エミッタを
冷却する冷媒を収納するタンク、前記エミッタに対向し
て配置され該エミッタとの間に引出電圧が印加される引
出電極、前記冷媒中に挿入され、前記エミッタ近傍にイ
オン化すべきガスを供給するパイプ、該パイプ中に設け
られた圧力可変手段としての絞り、及びこれらの部材を
収納する真空容器から成るガスフェーズイオン源におい
て、圧力可変手段としての絞りとして、アパーチャ板の
孔に、読札との間に僅かな隙間ができる棒状部材を嵌め
込んで成る容易に製作可能な絞りを使用したので、加速
電圧を高くしても、エミッタ近傍のヘリウムガスの圧力
を１０−４以下に実現できる。
冷却する冷媒を収納するタンク、前記エミッタに対向し
て配置され該エミッタとの間に引出電圧が印加される引
出電極、前記冷媒中に挿入され、前記エミッタ近傍にイ
オン化すべきガスを供給するパイプ、該パイプ中に設け
られた圧力可変手段としての絞り、及びこれらの部材を
収納する真空容器から成るガスフェーズイオン源におい
て、圧力可変手段としての絞りとして、アパーチャ板の
孔に、読札との間に僅かな隙間ができる棒状部材を嵌め
込んで成る容易に製作可能な絞りを使用したので、加速
電圧を高くしても、エミッタ近傍のヘリウムガスの圧力
を１０−４以下に実現できる。
第１図は本発明の一実施例を示した絞りの構成図、第２
図は本発明の変形による絞りの構成図、第３図及び第４
図は従来のガスフェーズイオン源の構成図である。
図は本発明の変形による絞りの構成図、第３図及び第４
図は従来のガスフェーズイオン源の構成図である。
Claims (1)
- 高電圧が印加されるエミッタ、該エミッタを冷却する
冷媒を収納するタンク、前記エミッタに対向して配置さ
れ該エミッタとの間に引出電圧が印加される引出電極、
前記冷媒中に挿入され、前記エミッタ近傍にイオン化す
べきガスを供給するパイプ、該パイプ中に設けられ、ア
パーチャ板の孔に該孔との間に僅かな隙間ができる棒状
部材を嵌め込んで成る絞り体、及びこれらの部材を収納
する真空容器から成るガスフェーズイオン源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2050556A JPH03252033A (ja) | 1990-03-01 | 1990-03-01 | ガスフェーズイオン源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2050556A JPH03252033A (ja) | 1990-03-01 | 1990-03-01 | ガスフェーズイオン源 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03252033A true JPH03252033A (ja) | 1991-11-11 |
Family
ID=12862291
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2050556A Pending JPH03252033A (ja) | 1990-03-01 | 1990-03-01 | ガスフェーズイオン源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03252033A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015092496A (ja) * | 2014-12-26 | 2015-05-14 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | イオンビーム装置 |
-
1990
- 1990-03-01 JP JP2050556A patent/JPH03252033A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015092496A (ja) * | 2014-12-26 | 2015-05-14 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | イオンビーム装置 |
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