JPH0543500U - 高周波4重極型線形加速器 - Google Patents

高周波4重極型線形加速器

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JPH0543500U
JPH0543500U JP9202791U JP9202791U JPH0543500U JP H0543500 U JPH0543500 U JP H0543500U JP 9202791 U JP9202791 U JP 9202791U JP 9202791 U JP9202791 U JP 9202791U JP H0543500 U JPH0543500 U JP H0543500U
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 4本の電極を支持部材で支持して成る電極ア
センブリ2が収容される真空容器1の開口部には、真空
雰囲気側と大気側とを隔離する開閉自在な扉部材25が
設けられる。電極アセンブリ2の電極および支持部材の
内部には冷媒通路が設けられており、複数の冷媒導入・
導出配管16〜18が電極アセンブリ2の冷媒通路に接
続される。複数の冷媒導入・導出配管16〜18は、所
定部位がフランジ部材19により連架されており、フラ
ンジ部材19はボルト27により扉部材25の貫通孔2
5bに取付けられる。 【効果】 電極アセンブリ2の真空容器1への取付け取
り外しが容易であり、装置の組立て分解が迅速に行える
ので、生産性およびメンテナンス性の向上が図れる。

Description

【考案の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】
本考案は、例えばイオン注入装置等に用いられる高周波4重極(以下、RFQ :Radio Frequency Quadrupoleと称する) 型線形加速器に関し、特にその冷却機 構に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
イオン注入装置は、拡散したい不純物をイオン化し、この不純物イオンを磁界 を用いた質量分析法により選択的に取り出し、電界により加速してイオン照射対 象物に照射することで、イオン照射対象物内に不純物を注入するものである。そ して、このイオン注入装置は、半導体プロセスにおいてデバイスの特性を決定す る不純物を任意の量および深さに制御性良く注入できることから、現在の集積回 路の製造に重要な装置になっている。
【0003】 近年、半導体デバイスメーカでは、C−MOSデバイス製造プロセスにおける レトログレイドウエルの形成、ROM後書込み等の利点を有する、MeV級の高 エネルギーイオン注入装置の必要性が高まっている。
【0004】 上記高エネルギーイオン注入装置には、従来より、イオン加速手段としてRF Q型線形加速器が用いられている。このRFQ型線形加速器には、図9に示すよ うに、筒状の真空容器51内に4本の棒(Rod )状の電極52〜55を互いに9 0゜の間隔で水平軸まわりに配置し、これらの電極を導電性のポスト56・57 で支持した構造の、いわゆる4Rod−RFQ型線形加速器がある。上記4Ro d−RFQ型線形加速器は、図示しない高周波電源から供給される高周波電力を 受けて、所定の高エネルギーまでイオンを加速する。
【0005】 上記ポスト56は対角線上に相対向する一対の電極52・53を支持し、また 、ポスト57は同じく対角線上に相対向する一対の電極54・55を支持してい る。そして、上記電極52〜55を支持したポスト56・57が導電性のベース 58に立設されて、真空容器51内に取付けられる電極アセンブリ59が構成さ れている。
【0006】 尚、上記電極52〜55、ポスト56・57、ベース58の表面部には大きな 高周波電流が流れるので、これらの部材が昇温する。通常、上記各部材の昇温を 防ぐため、上記各部材内部には、水等の冷却液を流す冷却液路が形成されている 。そして、上記各部材の冷却液路と循環ポンプ(図示せず)とを接続する目的で 、電極アセンブリ59の電極52〜55やベース58からは、冷却液を上記冷却 液路へ導入・導出する複数の冷却液導入・導出管60…(同図にはベース58に 接続されている冷却液導入・導出管のみを示している)が、真空容器51の壁を 貫通して容器外部の循環ポンプへと延びている。
【0007】 4Rod−RFQ型線形加速器の組立ては、先ず、真空容器51の外で上記電 極アセンブリ59が組立てられ、この電極アセンブリ59の冷却液路に、複数の 冷却液導入・導出管60…が溶接やろう付け等によって接続される。そして、こ の複数の冷却液導入・導出管60…が接続された電極アセンブリ59が、真空容 器51内の所定位置に固着される。この際、上記冷却液導入・導出管60…と真 空容器51との間には、Oリング等により真空シールが施されると共に、例えば 表面に銀メッキが施されたステンレス線を挟んで締めつけ、電気的コンタクトを とる、いわゆる高周波シール(以下、RFシールと称する)が施される。
【0008】
【考案が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の4Rod−RFQ型線形加速器では、電極アセンブ リ59に接続された複数の冷却液導入・導出管60…が真空容器51の壁を貫通 する方向に延びているため、これらの冷却液導入・導出管60…が邪魔になり、 電極アセンブリ59の真空容器51内への出入れがスムーズに行えない。また、 複数の冷却液導入・導出管60…と真空容器51との間の真空シールおよびRF シールは、冷却液導入・導出管60一つ一つに対して行う必要がある。
【0009】 従って、真空容器51の外で組立てられた電極アセンブリ59を真空容器51 に取付ける作業は、作業者にとって煩雑で手間がかかる作業である。従って、従 来の4Rod−RFQ型線形加速器は生産性が悪く量産には適さない。
【0010】 ところで、進入イオンが電極52〜55に衝突するのは避けられず、電極52 〜55が汚染される。さらに、電極52〜55が経時的に撓むといったような原 因から、共振周波数に変動が生じたり、放電が起きた場合、上記4Rod−RF Q型線形加速器を分解してメンテナンスを行う必要が生じる。この場合も、上記 の理由から装置の分解およびメンテナンス後の組立てが容易に行えない。
【0011】 本考案は、上記に鑑みなされたものであり、その目的は、電極アセンブリを真 空容器内外に簡単且つ迅速に入出することができ、生産性およびメンテナンス性 の向上が図れる4Rod−RFQ型線形加速器を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本考案の4Rod−RFQ型線形加速器は、上記の課題を解決するために、筒 状の真空容器と、この真空容器内を通過する被加速粒子の通過経路のまわりに配 置された4本の電極を支持部材で支持して成る電極アセンブリとを備え、上記電 極および/または支持部材の内部に冷媒が通過する冷媒通路が設けられていると 共に、上記冷媒通路と接続されて真空雰囲気外へと延びる複数の冷媒導入・導出 配管を有している高周波4重極型線形加速器において、以下の手段を講じている 。
【0013】 即ち、上記複数の冷媒導入・導出配管はこれらの所定部位がフランジ部材によ り連架されており、上記真空容器の開口部には、真空雰囲気側と大気側とを隔離 する開閉自在な扉部材が設けられ、この扉部材には、上記複数の冷媒導入・導出 配管を通す、上記フランジ部材よりも小さい貫通孔が穿設されており、上記フラ ンジ部材はボルト等の取付手段により、上記貫通孔を塞ぐようにして扉部材に取 付けられている。
【0014】
【作用】
上記の構成によれば、4本の電極を支持部材で支持して成る電極アセンブリが 真空容器内に設けられる。この真空容器の開口部には、真空雰囲気側と大気側と を隔離する開閉自在な扉部材が設けられており、電極アセンブリは、上記扉部材 を開いて真空容器内外に入出される。
【0015】 上記電極アセンブリの電極および/または支持部材の内部には冷媒通路が設け られており、複数の冷媒導入・導出配管が上記冷媒通路に接続されている。そし て、上記複数の冷媒導入・導出配管は、所定部位がフランジ部材により連架され ており、フランジ部材を取付手段により扉部材に取付ければ、複数の冷媒導入・ 導出配管は、扉部材に穿設された貫通孔を通って真空容器内から大気側へと出る 。
【0016】 このように、複数の冷媒導入・導出管は、所定部位がフランジ部材により連架 されてまとまっているので、フランジ部材と扉部材との間のみ真空シールおよび RFシールを行えば、冷媒導入・導出配管一つ一つに対して真空シールおよびR Fシールを行うことなく、複数の冷媒導入・導出配管を大気側へと取り出すこと ができる。
【0017】 また、電極アセンブリに取付けられる冷媒導入・導出配管の先端は、電極アセ ンブリを真空容器の内外に入出する真空容器の開口部方向に、フランジ部材によ りまとめられて延びているので、電極アセンブリを真空容器の内外に入出する際 、冷媒導入・導出配管が邪魔にならない。従って、電極アセンブリを真空容器内 に取付ける作業は、簡単且つ迅速に行える。また、フランジ部材を扉部材に取付 けていた取付手段を取り外して扉部材を開けば、迅速に電極アセンブリを真空容 器の外に取り出すことができる。
【0018】
【実施例】
本考案の一実施例について図1ないし図8に基づいて説明すれば、以下の通り である。
【0019】 本実施例に係る4Rod−RFQ型線形加速器10は、図8に示すように、高 エネルギーイオン注入装置に適用されるが、これに限定されるものではない。
【0020】 上記イオン注入装置において、引出し電源32によってイオン源31から引出 されたイオンは、質量分析器33によって質量分析され、所定質量のイオンのみ が選択的に導出されて静電加速管34に導入される。この静電加速管34は、加 速電源35によって4Rod−RFQ型線形加速器37に適合するエネルギーま でイオンを加速する。加速されたイオンはQレンズ等の集束系36によって整形 された後、4Rod−RFQ型線形加速器37に導入される。4Rod−RFQ 型線形加速器37は、高周波電源38からの高周波電力を受けて所定の高エネル ギーまで上記イオンを加速する。この後、上記高エネルギーイオンは、図示しな い注入室内のウエハ等のターゲット39に照射される。
【0021】 上記4Rod−RFQ型線形加速器37は、図3に示すように、円筒状の真空 容器1と、この真空容器1の内部に設けられる電極アセンブリ2とを備えている 。
【0022】 上記電極アセンブリ2は、被加速粒子としてのイオンの通過経路のまわりに互 いに90゜の間隔で配置された4本の棒(Rod )状の銅製電極3〜6(図1参照 )と、導電性(銅製)の平板状のベース(支持部材)7と、このベース7に立設 され、対角線上に相対向する一対の電極3・4を支持する導電性(銅製)のポス ト(支持部材)8・9と、同じくベース7に立設され、対角線上に相対向する一 対の電極5・6を支持する導電性(銅製)のポスト(支持部材)10・11とに より構成されている。
【0023】 上記対角線上に相対向する一対の電極3・4の対向面、および電極5・6の対 向面にはモジュレーションが形成されており、電極3・4のモジュレーションと 電極5・6のモジュレーションとは相互に180゜ずれている。上記4Rod− RFQ型線形加速器37は、2対の電極(3・4および5・6)が電極間のキャ パシタンスとポスト8・9のインダクタンスとで結合された共振器であり、これ に高周波電源38(図8参照)から所定周波数の高周波電力を供給し、電極中心 軸上に4重極電場ができるように共振させることにより、電極中心を通過するイ オンが所定エネルギーまで加速される。
【0024】 この場合、上記電極3〜6、ベース7、ポスト8〜11の各表面部には大きな 高周波電流が流れるので、これらの部材が昇温する。そこで、上記の電極3〜6 、ベース7およびポスト8〜11の各内部には冷却液(冷媒)を流す冷却液路( 冷媒通路)3a〜11a(図3および図4参照)が形成されている。
【0025】 本実施例の場合、図4に示すように、上記電極3・4の各内部に形成されてい る冷却液路3a・4aは、ポスト9に付設された接続配管12を介して連通して いる。上記接続配管12は、ステンレス製のパイプ12aと、フレキシブルチュ ーブ12bと、表面に銅メッキが施されたステンレス製のジョイント部12c・ 12cとから成り、ポスト9に固定具13・13により固定される。
【0026】 上記ジョイント部12cと電極4との接続部は、図6および図7に示すように 、Oリング14で冷却液および真空をシールすると共に、ジョイント部12cの 外周に爪12dを突設して電気的コンタクトをとっている。即ち、ジョイント部 12cを電極4にボルト15…で締めつければ、ジョイント部12cの外周に突 設されたステンレスの爪12dが銅製の電極4aに食い込む様になり、電気的コ ンタクトがとれるのである。尚、全てのジョイント部と電極あるいはベースとの 接続部が上記のようになっている。
【0027】 そして、図5に示すように、上記電極3には真空容器1外から冷却液を冷却液 路3aに導入する第1導入配管(冷媒導入・導出配管)16が、また、上記電極 4には冷却液を冷却液路4aから真空容器1外へと導く第1導出配管(冷媒導入 ・導出配管)17が接続される。上記第1導入配管16および第1導出配管17 は、図1および図5に示すように、固定具13…で固定されてベース7およびポ スト8に付設される。
【0028】 上記第1導入配管16は、ジョイント部16aと、ステンレス製のパイプ16 bと、フレキシブルチューブ16cと、銅ベローズ16dと、クイックコネクタ 16eとから成り、銅ベローズ16dと、クイックコネクタ12cとの間には、 フランジ部材19が形成されている。
【0029】 また、第1導出配管17は、ジョイント部17aと、ステンレス製のパイプ1 7bと、フレキシブルチューブ17cと、銅ベローズ17dと、クイックコネク タ17eとから成り、銅ベローズ17dと、クイックコネクタ17eとの間には 、フランジ部材19が形成され、上記第1導入配管16と連架されている。
【0030】 また、上記同様、上記電極5・6の各内部に形成されている冷却液路5a・6 a(図4参照)は、ポスト10に付設された接続配管20(図2参照)を介して 連通しており、上記電極5には冷却液を導入する第2導入配管(冷媒導入・導出 配管)21が、また、上記電極6には冷却液を真空容器1外へと導出する第2導 出配管(冷媒導入・導出配管)22が接続される。
【0031】 また、本実施例では、ベース7およびポスト8〜11の各内部に形成されてい る冷却液路7a〜11aは連通しており、ベース7の一端部には、冷却液を冷却 液路7aに導入する第3導入配管(冷媒導入・導出配管)18が、また、ベース 7の他端部には冷却液を冷却液路7aから真空容器1外へと導く第3導出配管( 冷媒導入・導出配管)23が接続されている。
【0032】 上記第3導入配管18は、表面に銅メッキが施されたステンレス製のジョイン ト部18bと、銅ベローズ18cと、クイックコネクタ17eとから成り、銅ベ ローズ18bと、クイックコネクタ18cとの間には、フランジ部材19が形成 され、上記第1導入配管16および第1導出配管17と連架されている。また、 上記第3導出配管23も上記第3導入配管18と同様の構成である。
【0033】 上記のように、フランジ部材19は、第1導入配管16と第1導出配管17と 第3導入配管18とを連架する部材であり、例えば3つの貫通孔を有するフラン ジ部材19の一方の面(真空側)に銅ベローズ16d・17d・18bを溶接し 、他方の面(大気側)にクイックコネクタ(着脱ワンタッチの配管ジョイント) 16e・17e・18cを取付けることにより作製される。
【0034】 また、上記フランジ部材19は、真空容器1の一方の開口部に設けられ、他方 の開口部には、図3に示すように、第2導入配管21と、第2導出配管22と、 第3導出配管23とを連架するフランジ部材24が設けられる。
【0035】 また、真空容器1の両開口部には、扉部材25・26がヒンジ28により開閉 自在に取付けられている。上記扉部材25(26)には、イオンビームの通過経 路を確保するためのビーム通過孔25a(26a)が穿設されている。また、扉 部材25(26)には、導入・導出配管16〜18(21〜23)を通すフラン ジ部材19(24)よりも小さい貫通孔25b(26b)が穿設されている。
【0036】 上記フランジ部材19は、真空側から上記貫通孔25bを塞ぐようにして扉部 材25に取付けられ、取付手段としてのボルト27・27によって大気側から固 定される。この場合、フランジ部材19と扉部材25との間には、Oリングと銀 メッキが施されたステンレス線とが挟み込まれ、真空シールおよびRFシールが 施される。また、フランジ部材24も、上記フランジ部材19と同様にして扉部 材26に取付けられる。
【0037】 上記の構成において、上記4Rod−RFQ型線形加速器37の組み立て手順 を以下に示す。
【0038】 先ず、真空容器1の外で図示しないボルトを用いて電極3〜6、ベース7、ポ スト8〜11から電極アセンブリ2を組立てる。この後、電極アセンブリ2の所 定位置に冷却液導入・導出配管(第1導入配管16、第1導出配管17、第3導 入配管18、第2導入配管21、第2導出配管22、第3導出配管23)、およ び接続配管12・20を取付ける。
【0039】 そして、真空容器1の両開口部に扉部材25・26をヒンジ28により開閉自 在に取付ける。そして、扉部材25・26を開いて、上記の配管が取付けられた 電極アセンブリ2を真空容器1内に入れ、所定位置に図示しないボルトで固定す る。
【0040】 この後、真空容器1の開口部と扉部材25・26との間、扉部材25とフラン ジ部材19との間、および扉部材26とフランジ部材24との間に、それぞれO リングとRFシールとを挟んで扉部材25・26を閉じる。そして、扉部材25 ・26を図示しないボルトで真空容器1の開口部に固定する。また、真空容器1 外からボルト27・27によって、フランジ部材19を扉部材25の貫通孔25 bに、また、フランジ部材24を扉部材25の貫通孔25bにそれぞれ取付ける 。
【0041】 そして、図示しない循環ポンプと接続された同じく図示しない冷却液配管を、 フランジ部材19の大気側のクイックコネクタ16e・17e・18、およびフ ランジ部材24の大気側のクイックコネクタにワンタッチで接続する。
【0042】 本実施例の4Rod−RFQ型線形加速器37は、上記のように、複数の冷却 液導入・導出配管16〜18(21〜23)がフランジ部材19(24)により 連架されてまとまっているので、フランジ部材19(24)と扉部材25(26 )との間のみ真空シールおよびRFシールを行えば、従来のように冷却液導入・ 導出配管一つ一つに対して真空シールおよびRFシールを行う必要なく、複数の 冷媒導入・導出配管を大気側へと取り出すことができる。
【0043】 また、本実施例の4Rod−RFQ型線形加速器37では、冷却液導入・導出 配管16〜18(21〜23)は、真空容器1の開口部に設けられた扉部材25 (26)を通って大気側へ延びる。即ち、電極アセンブリ2に取付けられる冷却 液導入・導出配管16〜18(21〜23)の先端は、電極アセンブリ2を真空 容器1の内外に入出する方向にフランジ部材19(24)によりまとめられて延 びているので、電極アセンブリ2を真空容器1の内外に入出する際、冷却液導入 ・導出配管16〜18(21〜23)が邪魔にならない。
【0044】 従って、真空容器1の外で組立てられて冷却液導入・導出配管16〜18・2 1〜23が取付けられた電極アセンブリ2を真空容器1に取付ける作業は、簡単 且つ迅速に行え、従来に比べて4Rod−RFQ型線形加速器の生産性が向上す る。
【0045】 また、本4Rod−RFQ型線形加速器37では、冷却液導入・導出配管16 〜18(21〜23も同じ)に、銅ベローズ16d・17d・18bやフレキシ ブルチューブ16c・17cが用いられているので、真空引きによるひずみ、熱 変化によるひずみ、あるいは組立て時のゆがみ等がこれらによって吸収される。 (冷却液導入・導出配管21〜23も同じ。)さらに、本4Rod−RFQ型線 形加速器37の冷却液導入・導出配管は、溶接を使わずに全てボルトにより電極 アセンブリ2に取付けられるので、冷却液導入・導出配管をまるごと交換可能で きる。
【0046】 ところで、電極3〜6が汚染される等により上記4Rod−RFQ型線形加速 器37を分解してメンテナンスを行う必要が生じた場合、以下のようにして分解 を行う。
【0047】 先ず、上記クイックコネクタ16e・17e・18cに接続されていた大気側 の冷却液配管を取り外し(ワンタッチ)、次にフランジ部材19を扉部材25に 固定していたボルト27・27、フランジ部材24を扉部材26に固定していた ボルト、および扉部材25・26を真空容器1の開口部に固定していたボルトを 取り外して扉部材25・26を開く。そして、電極アセンブリ2を真空容器1に 固定していたボルトを外して電極アセンブリ2を真空容器1から取り出し、電極 アセンブリ2の分解を行う。
【0048】 このように、装置の分解が迅速に行え、メンテナンス後の組立ても前記の如く 容易であることより、従来に比べてメンテナンス性の向上が図れる。
【0049】 尚、本実施例においては、3つの冷却液導入・導出配管がフランジ部材により 連架されているが、これに限定されるものではなく、2つあるいは4つ以上の冷 却液導入・導出配管がフランジ部材により連架されていてもよい。
【0050】
【考案の効果】
本考案の4Rod−RFQ型線形加速器は、以上のように、複数の冷媒導入・ 導出配管はこれらの所定部位がフランジ部材により連架されており、上記真空容 器の開口部には、真空雰囲気側と大気側とを隔離する開閉自在な扉部材が設けら れ、この扉部材には、上記複数の冷媒導入・導出配管を通す、上記フランジ部材 よりも小さい貫通孔が穿設されており、上記フランジ部材は取付手段により、上 記貫通孔を塞ぐようにして扉部材に取付けられている構成である。
【0051】 それゆえ、フランジ部材と扉部材との間のみ真空シールおよびRFシールを行 えば、従来のように冷媒導入・導出配管一つ一つに対して真空シールおよびRF シールを行うことなく、複数の冷媒導入・導出配管を大気側へと取り出すことが できる。また、電極アセンブリに取付けられる冷媒導入・導出配管の先端は、電 極アセンブリを真空容器の内外に入出する真空容器の開口部方向に、フランジ部 材によりまとめられて延びているので、電極アセンブリを真空容器の内外に入出 する際、冷媒導入・導出配管が邪魔にならない。
【0052】 従って、電極アセンブリの真空容器への取付け取り外しが容易であり、装置の 組立て分解が迅速に行えるので、生産性およびメンテナンス性の向上が図れると いう効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本考案の一実施例を示すものであり、4Rod
−RFQ型線形加速器の概略の横断面図である。
【図2】上記4Rod−RFQ型線形加速器の電極アセ
ンブリを示す概略の斜視図である。
【図3】上記4Rod−RFQ型線形加速器の概略の縦
断面図である。
【図4】上記4Rod−RFQ型線形加速器の電極アセ
ンブリを示す概略の縦断面図である。
【図5】上記4Rod−RFQ型線形加速器の電極アセ
ンブリを示す概略の縦断面図である。
【図6】上記電極アセンブリにおける電極とジョイント
部との接続部を示す概略の平面図である。
【図7】上記電極アセンブリにおける電極とジョイント
部との接続部を示す概略の縦断面図である。
【図8】上記4Rod−RFQ型線形加速器を用いた高
イオン注入装置の一例を示す概略の構成図である。
【図9】従来例を示すものであり、4Rod−RFQ型
線形加速器の概略の縦断面図である。
【符号の説明】
1 真空容器 2 電極アセンブリ 3〜6 電極 3a〜11a 冷却液路(冷媒通路) 7 ベース(支持部材) 8〜11 ポスト(支持部材) 16 第1導入配管(冷媒導入・導出配管) 17 第1導出配管(冷媒導入・導出配管) 18 第3導入配管(冷媒導入・導出配管) 19・24 フランジ部材 21 第2導入配管(冷媒導入・導出配管) 22 第2導出配管(冷媒導入・導出配管) 23 第3導出配管(冷媒導入・導出配管) 25・26 扉部材 25b・26b 貫通孔 27 ボルト(取付手段) 37 4Rod−RFQ型線形加速器

Claims (1)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】筒状の真空容器と、この真空容器内を通過
    する被加速粒子の通過経路のまわりに配置された4本の
    電極を支持部材で支持して成る電極アセンブリとを備
    え、上記電極および/または支持部材の内部に冷媒が通
    過する冷媒通路が設けられていると共に、上記冷媒通路
    と接続されて真空雰囲気外へと延びる複数の冷媒導入・
    導出配管を有している高周波4重極型線形加速器におい
    て、 上記複数の冷媒導入・導出配管はこれらの所定部位がフ
    ランジ部材により連架されており、上記真空容器の開口
    部には、真空雰囲気側と大気側とを隔離する開閉自在な
    扉部材が設けられ、この扉部材には、上記複数の冷媒導
    入・導出配管を通す、上記フランジ部材よりも小さい貫
    通孔が穿設されており、上記フランジ部材は取付手段に
    より、上記貫通孔を塞ぐようにして扉部材に取付けられ
    ていることを特徴とする高周波4重極型線形加速器。
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