JPH0336268B2 - - Google Patents
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- JPH0336268B2 JPH0336268B2 JP59156354A JP15635484A JPH0336268B2 JP H0336268 B2 JPH0336268 B2 JP H0336268B2 JP 59156354 A JP59156354 A JP 59156354A JP 15635484 A JP15635484 A JP 15635484A JP H0336268 B2 JPH0336268 B2 JP H0336268B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- arc chamber
- flange
- ion beam
- diameter
- 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.)
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-
- 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
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Plasma Technology (AREA)
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、各融合装置の中性粒子入射装置やイ
オンミリング装置に好適な大口径イオン源に関す
る。
オンミリング装置に好適な大口径イオン源に関す
る。
従来の大出力の大口径イオン源は、例えば、
Proceedings of the International Ion
Engineering Congress，Sept.1983におけるS.
Ishida等による“Production of DC Ampere
Ion Beam”、Y.Oharaによる
“DEVELOPMENT OF THE NEUTRAL
BEAM INJECTOR FOR JT−60”やK.
Matsuda及びY.Suzukiによる“USE OF HIGH
CURRENT ION BEAM”等に示されているよ
うに、第３図のような構造をしている。
Proceedings of the International Ion
Engineering Congress，Sept.1983におけるS.
Ishida等による“Production of DC Ampere
Ion Beam”、Y.Oharaによる
“DEVELOPMENT OF THE NEUTRAL
BEAM INJECTOR FOR JT−60”やK.
Matsuda及びY.Suzukiによる“USE OF HIGH
CURRENT ION BEAM”等に示されているよ
うに、第３図のような構造をしている。
第３図においてアーク室１０を形成している容
器１２は、内部にフイラメント用電流導入端子１
４を介して設けたフイラメント１６を有してお
り、容器１２の周囲に永久磁石１６が複数配設し
てある。容器１２の一端部は開口部１８となつて
おり、この開口部１８の前方にプラズマ電極２０
が配設してある。プラズマ電極２０は、イオンビ
ーム引出し電極系の一部をなし、容器１２のフラ
ンジ部２２に絶縁スペーサ２４を介して設けた電
極用真空フランジ２６に支持されている。又、プ
ラズマ電極２０の前方には、サプレツサ電極２
８、引出し電極３０が設けてあり、これらサブレ
ツサ電極２８と引出し電極３０とは、電極用真空
フランジ２６に絶縁フランジ３２を介して設けて
ある電極固定フランジ３４に取付けてある。
器１２は、内部にフイラメント用電流導入端子１
４を介して設けたフイラメント１６を有してお
り、容器１２の周囲に永久磁石１６が複数配設し
てある。容器１２の一端部は開口部１８となつて
おり、この開口部１８の前方にプラズマ電極２０
が配設してある。プラズマ電極２０は、イオンビ
ーム引出し電極系の一部をなし、容器１２のフラ
ンジ部２２に絶縁スペーサ２４を介して設けた電
極用真空フランジ２６に支持されている。又、プ
ラズマ電極２０の前方には、サプレツサ電極２
８、引出し電極３０が設けてあり、これらサブレ
ツサ電極２８と引出し電極３０とは、電極用真空
フランジ２６に絶縁フランジ３２を介して設けて
ある電極固定フランジ３４に取付けてある。
上記にごとく構成してある従来の大口径イオン
源においては、プラズマ電極２０が電極用真空フ
ランジ２６に固着された構造をしているため、ア
ーク室１０と真空フランジ２６と、間に絶縁する
ために、大口径の絶縁スペーサ２４、及び容器１
２、真空フリランジ２６、絶縁スペーサ２４を一
体化するための図示しない絶縁ボルトが必要で
あ、構造が複雑となる問題点があつた。又、絶縁
スペーサ２４は、イオンを引出すアークの電力効
率を悪化させないため、プラズマ電極２０をアー
ク室１０に近く配置する必要があり、厚さ15mm程
度以下のセラミツク等の絶縁物による薄板を使用
する必要があつた。このため、絶縁スペーサ２４
は、機械的強度に制約され、イオン源が大口径に
なるほど真空フランジ２６をしめつける時の応力
の不均等によりこわれやすく、イオン源の大口径
化が困難となる問題点があつた。
源においては、プラズマ電極２０が電極用真空フ
ランジ２６に固着された構造をしているため、ア
ーク室１０と真空フランジ２６と、間に絶縁する
ために、大口径の絶縁スペーサ２４、及び容器１
２、真空フリランジ２６、絶縁スペーサ２４を一
体化するための図示しない絶縁ボルトが必要で
あ、構造が複雑となる問題点があつた。又、絶縁
スペーサ２４は、イオンを引出すアークの電力効
率を悪化させないため、プラズマ電極２０をアー
ク室１０に近く配置する必要があり、厚さ15mm程
度以下のセラミツク等の絶縁物による薄板を使用
する必要があつた。このため、絶縁スペーサ２４
は、機械的強度に制約され、イオン源が大口径に
なるほど真空フランジ２６をしめつける時の応力
の不均等によりこわれやすく、イオン源の大口径
化が困難となる問題点があつた。
本発明は、大口径の絶縁スペーサを必要とする
ことがない大口径イオン源を提供することを目的
とする。
ことがない大口径イオン源を提供することを目的
とする。
本発明は、アーク室に対抗しているプラズマ電
極を含むイオンビーム引出し電極系を、アーク室
を真空容器に固定する固定フランジと絶縁フラン
ジとの間に設けた電極固定フランジに取付け、イ
オンビーム引出し電極系の各電極間を柱状のよう
な絶縁スペーサにより所定の値に保ち、しかも絶
縁フランジの内径をアーク室の内径より大きくす
ると共に、アーク室に対抗しているプラズマ電極
をアーク室の内径より大きくし、大口径の絶縁ス
ペーサを用いなくてもすむようにすると共に、ア
ーク室からのプラズマのリークを少なく出来るよ
うに構成したものである。
極を含むイオンビーム引出し電極系を、アーク室
を真空容器に固定する固定フランジと絶縁フラン
ジとの間に設けた電極固定フランジに取付け、イ
オンビーム引出し電極系の各電極間を柱状のよう
な絶縁スペーサにより所定の値に保ち、しかも絶
縁フランジの内径をアーク室の内径より大きくす
ると共に、アーク室に対抗しているプラズマ電極
をアーク室の内径より大きくし、大口径の絶縁ス
ペーサを用いなくてもすむようにすると共に、ア
ーク室からのプラズマのリークを少なく出来るよ
うに構成したものである。
本発明に係る大口径イオン源の好ましい実施例
を、添付図面に従つて詳説する。なお、前記従来
技術において説明した部分に対応する部分につい
ては、同一の符号を付し、その説明を省略する。
を、添付図面に従つて詳説する。なお、前記従来
技術において説明した部分に対応する部分につい
ては、同一の符号を付し、その説明を省略する。
第１図は本発明に係る大口径イオン源の実施例
の一部を断面にした構造図である。第１図におい
て、フイラメント１６に電流を導くフイラメント
用電流導入端子１４は、アーク室１０を形成して
いる容器１２の上部に設けてある。このアーク室
１０の上部には、更に永久磁石３６が配置される
とともに、ガス導入口３８が設けてある。アーク
室１０を形成している容器１２の内面は、アノー
ド電極となつており、この容器１２の周囲に永久
磁石１６をおおつて冷却水ジヤケツト４０が設け
てある。
の一部を断面にした構造図である。第１図におい
て、フイラメント１６に電流を導くフイラメント
用電流導入端子１４は、アーク室１０を形成して
いる容器１２の上部に設けてある。このアーク室
１０の上部には、更に永久磁石３６が配置される
とともに、ガス導入口３８が設けてある。アーク
室１０を形成している容器１２の内面は、アノー
ド電極となつており、この容器１２の周囲に永久
磁石１６をおおつて冷却水ジヤケツト４０が設け
てある。
アーク室１０の開口部に近く配設してあるイオ
ンビーム引出し電極系４２は、プラズマ電極２
０、サブレツサ電極２８と引出し電極３０とから
構成されている。プラズマ電極２０は、冷却管４
２を流れる冷却水により冷却されており、この冷
却管４２がリード線の役目をなし、容器１２のフ
ランジ部２２に設けた電流導入端子４４を介し
て、図示しない外部電源に接続してある。又、プ
ラズマ電極２０は、電極固定フランジ３４に固定
してある電極支持台４６に、例えば柱状をなす絶
縁スペーサ４８を介して固定されている。電極支
持台４６には、さらにサブレツサ電極２８と引出
し電極３０とが固定してある。これらイオンビー
ム引出し電極系を構成しているプラズマ電極２
０、サプレツサ電極２８、引出し電極３０のそれ
ぞれの間隔は、絶縁スペーサ４８、５０によりあ
らかじめ定めた値に正確に保持される。
ンビーム引出し電極系４２は、プラズマ電極２
０、サブレツサ電極２８と引出し電極３０とから
構成されている。プラズマ電極２０は、冷却管４
２を流れる冷却水により冷却されており、この冷
却管４２がリード線の役目をなし、容器１２のフ
ランジ部２２に設けた電流導入端子４４を介し
て、図示しない外部電源に接続してある。又、プ
ラズマ電極２０は、電極固定フランジ３４に固定
してある電極支持台４６に、例えば柱状をなす絶
縁スペーサ４８を介して固定されている。電極支
持台４６には、さらにサブレツサ電極２８と引出
し電極３０とが固定してある。これらイオンビー
ム引出し電極系を構成しているプラズマ電極２
０、サプレツサ電極２８、引出し電極３０のそれ
ぞれの間隔は、絶縁スペーサ４８、５０によりあ
らかじめ定めた値に正確に保持される。
電極支持台４６が固定してある電極固定フラン
ジ３４は、絶縁フランジ３２により容器１２のフ
ランジ部２２に対し所定の間隔をもつて配置さ
れ、絶縁ボルト５２によりフランジ部２２に固定
される。絶縁フランジ３２の内径は、アーク室１
０の内径より大きくなつており、又、プラズマ電
極２０もアーク室１０の内径より大きくなつてい
る。
ジ３４は、絶縁フランジ３２により容器１２のフ
ランジ部２２に対し所定の間隔をもつて配置さ
れ、絶縁ボルト５２によりフランジ部２２に固定
される。絶縁フランジ３２の内径は、アーク室１
０の内径より大きくなつており、又、プラズマ電
極２０もアーク室１０の内径より大きくなつてい
る。
引出し電極３０は、電極支持台４６、電極固定
フランジ３４を介して設置されており水冷管５４
により冷却される。サブレツサ電極２８は、リー
ド線の役をなす水冷管５６により冷却されてお
り、電流導入端子５８を介して図示しない電源に
接続されている。アーク室１０を構成している容
器１２は、第１図の下部に示した固定フランジ６
０により、真空容器６２のフランジ部６４に固定
される。
フランジ３４を介して設置されており水冷管５４
により冷却される。サブレツサ電極２８は、リー
ド線の役をなす水冷管５６により冷却されてお
り、電流導入端子５８を介して図示しない電源に
接続されている。アーク室１０を構成している容
器１２は、第１図の下部に示した固定フランジ６
０により、真空容器６２のフランジ部６４に固定
される。
上記のごとく構成したイオン源は、カソードで
あるフイラメント１６とアノードである容器１２
との間にアーク放電を発生させ、フイラメント１
６からの熱電子を利用してガス導入口３８からア
ーク室１０内に導いたガスをプラズマ化する。ア
ーク室１０内において発生したプラズマは、容器
１２の周囲に配設した多数の永久磁石１６，３６
によりとじ込められる。多数の永久磁石１６，３
６は磁極が容器１２に面しており、Ｎ極とＳ極と
が交互に配置され、容器１２内に多数のカスプ磁
界を作り、プラズマを効率よくとじ込めるように
なつている。そして、冷却水ジヤケツト４０内に
冷却水を供給することにより、容器１２の過度な
温度上昇を防止している。
あるフイラメント１６とアノードである容器１２
との間にアーク放電を発生させ、フイラメント１
６からの熱電子を利用してガス導入口３８からア
ーク室１０内に導いたガスをプラズマ化する。ア
ーク室１０内において発生したプラズマは、容器
１２の周囲に配設した多数の永久磁石１６，３６
によりとじ込められる。多数の永久磁石１６，３
６は磁極が容器１２に面しており、Ｎ極とＳ極と
が交互に配置され、容器１２内に多数のカスプ磁
界を作り、プラズマを効率よくとじ込めるように
なつている。そして、冷却水ジヤケツト４０内に
冷却水を供給することにより、容器１２の過度な
温度上昇を防止している。
プラズマ電極２０、サブレツサ電極２８、引出
し電極３０は、それぞれイオンビームを引出すた
めの小孔が多数設けられており、発散の小さい良
質なイオンビームを得ることができるようになつ
ている。プラズマ電極２０と容器１２との間の電
位差は、アーク電位である100V程度であるため、
電流導入端子４４に小型で簡単なものを使用する
ことができる。
し電極３０は、それぞれイオンビームを引出すた
めの小孔が多数設けられており、発散の小さい良
質なイオンビームを得ることができるようになつ
ている。プラズマ電極２０と容器１２との間の電
位差は、アーク電位である100V程度であるため、
電流導入端子４４に小型で簡単なものを使用する
ことができる。
このように本実施例においては、イオンビーム
引出し電極系４２を、真空容器６２と同じ電位の
電極固定フランジ３４に固定したため、大口径の
絶縁用フランジとしては、絶縁フランジ３２のみ
を使用すればよく、絶縁構成が簡単となる。又、
アーク室１０の容器１２がアノード電極を兼用し
ているため、アーク室１０の構造が簡単となり、
プラズマを永久磁石１６，３６によりとじ込めて
いるため、アークを作る電源がフイラメント用と
アーク用の二種類のみと少なくなる。一方、プラ
ズマ電極２０の最外径がアーク室１０の容器１２
の内径より大きくしてあるため、不要なイオンの
引出しを防止でき、加速電源の増大、及びプラズ
マ電極２０の外側よりプラズマがリークし、サプ
レツサ電極２８等にイオンが衝突する事により生
ずる加熱を防止する事が出来る。そして、電極支
持台４６が設置されているため、真空容器６２側
からのゴミ及び逆流電子を防止する事ができる。
引出し電極系４２を、真空容器６２と同じ電位の
電極固定フランジ３４に固定したため、大口径の
絶縁用フランジとしては、絶縁フランジ３２のみ
を使用すればよく、絶縁構成が簡単となる。又、
アーク室１０の容器１２がアノード電極を兼用し
ているため、アーク室１０の構造が簡単となり、
プラズマを永久磁石１６，３６によりとじ込めて
いるため、アークを作る電源がフイラメント用と
アーク用の二種類のみと少なくなる。一方、プラ
ズマ電極２０の最外径がアーク室１０の容器１２
の内径より大きくしてあるため、不要なイオンの
引出しを防止でき、加速電源の増大、及びプラズ
マ電極２０の外側よりプラズマがリークし、サプ
レツサ電極２８等にイオンが衝突する事により生
ずる加熱を防止する事が出来る。そして、電極支
持台４６が設置されているため、真空容器６２側
からのゴミ及び逆流電子を防止する事ができる。
第２図は、加速電圧が500−1000V程度におい
て使用する、イオンミリング装置用の大口径イオ
ン源のイオンビーム引出し電極系の実施例の構造
を示したものである。
て使用する、イオンミリング装置用の大口径イオ
ン源のイオンビーム引出し電極系の実施例の構造
を示したものである。
第２図においてプラズマ電極２０とプブレツサ
電極２８との間隙、サプレツサ電極２８と引出し
電極３０との間隙は、それぞれ絶縁スペーサ６
６，６８により一定に保たれている。そして、プ
ラズマ電極２０、サプレツサ電極２８、引出し電
極３０と絶縁スペーサ６６，６８とは、これらを
貫通する絶縁ネジ７０により絶縁支持台７２に固
定してある。このような構造にすることにより、
絶縁構造を簡単に出来るとともに、イオンビーム
引出し電極系４２の組立を簡単に行う事ができ
る。
電極２８との間隙、サプレツサ電極２８と引出し
電極３０との間隙は、それぞれ絶縁スペーサ６
６，６８により一定に保たれている。そして、プ
ラズマ電極２０、サプレツサ電極２８、引出し電
極３０と絶縁スペーサ６６，６８とは、これらを
貫通する絶縁ネジ７０により絶縁支持台７２に固
定してある。このような構造にすることにより、
絶縁構造を簡単に出来るとともに、イオンビーム
引出し電極系４２の組立を簡単に行う事ができ
る。
以上説明したように、本発明によれば、イオン
ビーム引出し電極系のアーク室に対抗しているプ
ラズマ電極を、電極固定フランジに支持する事に
より、従来必要としていた大口径の絶縁スペーサ
をなくす事ができる。
ビーム引出し電極系のアーク室に対抗しているプ
ラズマ電極を、電極固定フランジに支持する事に
より、従来必要としていた大口径の絶縁スペーサ
をなくす事ができる。
第１図は本発明に係る大口径イオン源の実施例
の一部を断面とした構造図、第２図はイオンミリ
ング装置用イオンビーム引出し電極系の取付け構
造の実施例を示す断面図、第３図は従来の大口径
イオン源の構造を示す断面図である。 １０……アーク室、１２……容器、１６……フ
イラメント、１７，３６……永久磁石、２０……
プラズマ電極、２８……サプレツサ電極、３０…
…引出し電極、３２……絶縁フランジ、３４……
電極固定フランジ、３８……ガス導入口、４２…
…イオンビーム引出し電極系、４６……電極支持
台、４８，５０，６６，６８……絶縁スペンサ
ー、６０……固定フランジ、６２……真空容器。
の一部を断面とした構造図、第２図はイオンミリ
ング装置用イオンビーム引出し電極系の取付け構
造の実施例を示す断面図、第３図は従来の大口径
イオン源の構造を示す断面図である。 １０……アーク室、１２……容器、１６……フ
イラメント、１７，３６……永久磁石、２０……
プラズマ電極、２８……サプレツサ電極、３０…
…引出し電極、３２……絶縁フランジ、３４……
電極固定フランジ、３８……ガス導入口、４２…
…イオンビーム引出し電極系、４６……電極支持
台、４８，５０，６６，６８……絶縁スペンサ
ー、６０……固定フランジ、６２……真空容器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 内部に放電用電極が配設され、一端側が開口
しているアーク室と、このアーク室に設けたガス
導入口と、前記アーク室の開口部に設けた複数の
電極からなるイオンビーム引出し電極系と、この
イオンビーム引出し電極系の各電極に形成したイ
オンビームを引出す多数の小孔と、前記アーク室
の開口部前方に設けた前記アーク室を真空容器に
取り付ける固定フランジと、この固定フランジと
前記アーク室との間に介在させた絶縁フランジと
を有する大口径イオン源において、前記イオンビ
ーム引出し電極系を前記絶縁フランジと前記固定
フランジとの間に設けた電極固定フランジに取り
付け、絶縁ズペーサにより各電極間隔を所定の値
に保持するとともに、前記絶縁フランジの内径を
前記アーク室の開口部より大きくし、前記イオン
ビーム引出し電極系の前記アーク室に対向した電
極を、前記アーク室の開口部より大きくしたこと
を特徴とする大口径イオン源。 ２ 前記放電用電極はカソード電極であり、前記
アーク室の内壁はアノード電極であることを特徴
とする特許請求の範囲第１項に記載の大口径イオ
ン源。 ３ 前記アーク室は、周囲にプラズマ閉じ込め用
の複数の永久磁石を有していることを特徴とする
特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の大口径
イオン源。 ４ 前記電極固定フランジは、前記真空容器と同
電位であることを特徴とする特許請求の範囲第１
項〜第３項のいずれか１項に記載の大口径イオン
源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15635484A JPS6134832A (ja) | 1984-07-26 | 1984-07-26 | 大口径イオン源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15635484A JPS6134832A (ja) | 1984-07-26 | 1984-07-26 | 大口径イオン源 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6134832A JPS6134832A (ja) | 1986-02-19 |
| JPH0336268B2 true JPH0336268B2 (ja) | 1991-05-30 |
Family
ID=15625919
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15635484A Granted JPS6134832A (ja) | 1984-07-26 | 1984-07-26 | 大口径イオン源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6134832A (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2587629B2 (ja) * | 1987-01-31 | 1997-03-05 | 東京エレクトロン 株式会社 | 電子ビ−ム式プラズマ装置 |
| DE3708716C2 (de) * | 1987-03-18 | 1993-11-04 | Hans Prof Dr Rer Nat Oechsner | Hochfrequenz-ionenquelle |
| US4835102A (en) * | 1987-03-31 | 1989-05-30 | Eugene Bell | Tissue equivalent test systems |
| US4837379A (en) * | 1988-06-02 | 1989-06-06 | Organogenesis Inc. | Fibrin-collagen tissue equivalents and methods for preparation thereof |
| JP3513474B2 (ja) * | 2000-09-05 | 2004-03-31 | 株式会社昭和真空 | 大口径イオン源 |
| US7495241B2 (en) | 2004-02-26 | 2009-02-24 | Tdk Corporation | Ion beam irradiation apparatus and insulating spacer for the same |
| EP2143125B1 (en) * | 2007-03-02 | 2016-11-30 | Nordiko Technical Services Limited | Ion Source |
-
1984
- 1984-07-26 JP JP15635484A patent/JPS6134832A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6134832A (ja) | 1986-02-19 |
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