JPH0377241A - 荷電粒子線装置のイオン源 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、荷電粒子線装置におけるガスイオン源に関し
、特に電離効率の良いデュオプラズマイオン源に関する
。

［従来の技術］ ホローカソードを用いたデュオプラズマイオン源として
、第２図に示すような構成の装置が知られている。第２
図において１は放電室、２は分析室、３，４は排気装置
、５はホローカソード、６はオリフィス０を有するアノ
ード、７はガス導入口、８は電磁石、９は中間電極、１
０は引き出し電極、Ｖ、−Ｖ、はガス導入バルブ、■４
は排気バルブである。

このような構成によるデュオプラズマイオン源を動作さ
せるためには、まず、■１〜ｖ３を閉じてＶ４を開けて
、排気装置３，４により放電室１及び分析室２内の真空
排気を行なう。そして、放電室１内部の残留ガスを十分
排気した後にＶ４を閉じてからＶ、〜Ｖ、の内の所望の
ガス導入バルブを開けて、該放電室１内部のホローカソ
ード５内にイオン種となるガス試料を導入する。該放電
室１内部はアノード６のオリフィスｐ（該オリフィスの
流量コンダクタンスはホローカソード５の下部において
、導入したガス圧がＩＸｌ、０−”〜ＩＸ　１０　”’
Ｔｏｒｒ程度に保持されるように設定されている。）を
介して分析室２に連通ずる排気装置４によって排気が継
続される。ガス導入後、該ホローカソード５に約５００
Ｖの負電位を印加しカソードとアノード６との間にグロ
ー放電を生じさせる。該放電によって生じたプラズマは
、電磁石８により励磁された中間電極つとアノードの間
に発生する磁場によって収斂され、その部分のプラズマ
の密度が高められている。そして、引き出し電極１０に
高電圧を印加して、該収斂されたプラズマの芯からイオ
ンを照射系２へ引き出している。

また、照射系内部は、引き出されたイオンが照射系内部
の残留ガス分子と衝突して中性化することを避けるため
、１０−’Ｔｏｒｒ以下に排気されている。

［発明が解決しようとする問題点コ さて、上記のような構成によるデュオプラズマイオン源
において、引き出されるイオン種の純度を良くするため
に、導入されるガスの純度を良くすることが行なわれて
いる。また、イオン種となるガスの種類を変えて分析を
行なう場合等は、放電室１内部の残留ガスを十分に排気
した後に、所望のガスを導入するようにしている。しか
し、ホローカソード形イオン源の場合には、グロー放電
を持続させるために、導入されたガス圧を放電室内でＩ
　Ｘ　ｉ　Ｏ−２〜１　ｘ　１０−’Ｔｏｒｒ程度に保
持する必要上、オリフィスｐ（穴径０．４ｍｍ程度）を
設けた構成とされているため、該放電室内を十分に排気
することは難しい。そのため、残留ガスの排気が不十分
な放電室１中に純度の良い新たなガスが導入されても、
残留ガス中に含まれるカーボン等が放電発生時に放電室
内のアノード６のオリフィスｐに付着して該オリフィス
を塞いだり、他の電極等に付着して放電室中を汚染する
ことがある。

本発明は、上記問題点を考慮し、高真空に排気された放
電室内において、効率の良くイオン種の電離を行ない得
るデュオプラズマイオン源を提供することを目的として
いる。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、ホローカソードと中間電極とアノードとを備
えた放電室と、該放電室にイオン種となるガスを導入す
るガス導入手段と、該ガスの導入された放電室内に放電
を起させプラズマを発生する手段と、該プラズマを収斂
するための磁場を発生する手段とを備え、該収斂された
プラズマから上記アノードに設けたオリフィスを介して
上記イオンを排気装置と連通した部屋内に取り出すよう
にした荷電粒子線装置のイオン源において、前記ホロー
カソードを仕事関数の小さい金属材料で形成すると共に
、前記ガスを混合ガスとじたここを特徴としている。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。第１
図は本発明の１実施例を説明するための装置構成図であ
る。第１図において第２図と同一の構成要素には同一番
号を付しである。

この実施例が第２図と異なるのは、ホローカソードを仕
事関数の小さい金属材料、例えば６硼化ランタン（Ｌａ
Ｂ６）によって形成すると共に、前記ガスをアルゴンガ
スとカリウムガスの混合ガスとするために、カリウム（
Ｋ）の加熱蒸発装置１１を設けている点である。

このようにホローカソードを６硼化ランタン（ＬａＢ６
）によって形成した場合、該カソードからの電子の放出
量が多くなるため、カソード内での電離効率を高くする
ことができる。また、イオン種となるガスをアルゴンガ
ス（Ａｒ）とアルカリ金属であり正イオンに成りやすい
性質を有しているカリウム（Ｋ）の蒸気との混合ガスと
することによっても放電電圧を低くすることができ、電
離効率を高くすることができる。さらにこの場合、オリ
フィスｐの穴径を大きくして放電室内の真空度を１０−
２〜１０−”Ｔｏｒｒ程度まで良くして、イオン種のガ
ス圧を低くしても前記ＬａＢ６製のカソードからの電子
放出量が多いため、電離効率が悪くなることはなく、所
請アーク放電に近い領域で１００Ｖ乃至２００Ｖ程度の
低い電離電圧でイオンを発生することができる。

また１、オリフィスｐの穴径を大きくして放電室内の真
空度を上げることにより、残留ガスが減少するため、カ
ーボン等が放電発生時に放電室内の電極に付着したり、
アノードのオリフィスに汚染物質が滞積してオリフィス
が塞がれることは減少する。さらに、放電室内の真空度
が１０　”’Ｔｏｒｒ程度まで排気されることにより、
照射系内も１Ｏ−６Ｔｏｒｒ以下まで排気されるため、
引き出されたイオンの中性化が低減される。

なお、上述した実施例は本発明の一実施例に過ぎず、本
発明は種々変形して実施することができる。例えば、上
述した実施例においてはホローカソードを仕事関数の小
さい金属材料、例えば６硼化ランタン（ＬａＢ６）によ
って形成したが、仕事関数の小さい金属材料としては、
他にニッケル（Ｎｉ）などがあり、該ニッケル（Ｎｉ）
によってホローカソードを作製しても良い。

［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、ホロ
ーカソードと中間電極とアノードとを備えた放電室と、
該放電室にイオン種となるガスを導入するガス導入手段
と、該ガスの導入された放電室内に放電を起させプラズ
マを発生する手段と、該プラズマを収斂するための磁場
を発生する手段とを備え、該収斂されたプラズマから上
記アノードに設けたオリフィスを介して上記イオンを排
気装置と連通した部屋内に取り出すようにした荷電粒子
線装置のイオン源において、前記ホローカソードを仕事
関数の小さい金属材料で形成すると共に、前記ガスを混
合ガスとしたことにより、放電室内での電子の供給率を
増大させることができるため、電離効率を高くすること
ができる。

また、イオン種を混合ガスとすることによっても放電電
圧を低くすることができ、電離効率を高くすることがで
きるが、さらにこの場合、オリフィスの穴径を大きくし
て放電室内の真空度を良くして、イオン種のガス圧を低
くしてもカソードからの電子の放出量が多いため電離効
率が悪くなることはなく、所謂アーク放電に近い領域で
１．　ＯＯＶ乃至２００Ｖ程度の低い電Ｍ電圧でイオン
を発生することができる。

また、本実施例によれば放電室内の真空度を上げるため
にオリフィスの穴径を大きくしているので、オリフィス
が汚染物質の滞積によって塞がれることは減少する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を説明するための装置構成図
、第２図は従来例を説明するための図である。 １：放電室　　　　　　２：照射系 ４：排気装置 ５：ＬａＢ６製ホローカソード ６；アノード　　　　　７：ガス導入口８：電磁石　　
　　　　９：中間電極 コロ：引き出し電極　　１１：加熱蒸発装置Ｖ、〜■、
：ガス導入バルブ ■４　：排気バルブ 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ホローカソードと中間電極とアノードとを備えた放電室
   と、該放電室にイオン種となるガスを導入するガス導入
   手段と、該ガスの導入された放電室内に放電を起させプ
   ラズマを発生する手段と、該プラズマを収斂するための
   磁場を発生する手段とを備え、該収斂されたプラズマか
   ら上記アノードに設けたオリフィスを介して上記イオン
   を排気装置と連通した部屋内に取り出すようにした荷電
   粒子線装置のイオン源において、前記ホローカソードを
   仕事関数の小さい金属材料で形成すると共に、前記ガス
   を混合ガスとしたことを特徴とする荷電粒子線装置のイ
   オン源。