JPH056663U - 含浸電極型金属イオン源 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】比較的小電力で含浸電極内の低融点金属の温度
を容易に、かつ安定して温度制御でき、しかも構造も小
型化できる含浸電極型の金属イオン源を提供する。 【構成】各々を通電極に接続した一対の導電性保持体
１，１に、グラファイトなどの電気抵抗材料２，２を介
在させ、該電気抵抗材料２，２を面接触させるようにし
て、筒状の含浸電極３を挟持し、通電発熱によって加熱
させる構造となっている。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、筒状容器内に貯留させた低融点の金属を加熱してイオンビームを発 生させるようにした含浸電極型金属イオン源の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】

この種のイオン源は、従来より集束イオンビーム装置などのイオン源として使 用されているが、従来のものは、内部に低融点の金属を貯留させた筒状の含浸電 極１００を、図７に示したように、両側より一対の導電性のナイフエッジ型の挟 持板１０１，１０１と１０２，１０２により上下二段構えで挟持しているため、 各々のナイフエッジ型の挟持板１０１，１０１と１０２、１０２は、それぞれの 中央に開口２０１、３０１を形成し、外周にはネジ山２０２，３０２を形成した 大小の２つの支持枠体２００，３００に、中央に開口２０３，３０３を形成した ネジ蓋２０４，３０４を螺合させることによって固定されている。 そして、これら２つの支持枠体２００，３００には通電極となるボルト４００， ５００を螺入させ、これらの支持枠体２００，３００は含浸電極１００とともに 、真空容器（不図示）内に納められている。

【０００３】 したがって、このような構造において、通電極４００，５００より電流を通じ れば、支持枠体２００，３００を通じて、含浸電極１００には電流が流れ、含浸 電極１００が発熱体となって発熱するので、その内部に貯留された金属は加熱さ れ、含浸電極１００の多孔質部１００ｂからしみ出し、ニードル１００ｃの先端 と、これに対向する電極間（不図示）に電位差を与え電界集中を起こしてイオン が放出される。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

ところが、このような従来の含浸電極型イオン源においては、上下のナイフエ ッジで筒状の含浸電極を挟持し、通電して発熱させているので、次のような改善 すべき問題があった。

【０００５】 第一に、含浸電極は、上下のナイフエッジで挟まれた部分に比べて、下部の方 の温度が低くなって加熱が不均一になるばかりでなく、ナイフエッジ先端の形状 が変化すると、それにより含浸電極との接触抵抗も変化し温度制御が困難となる 。 このような温度の不均一、不安定は放出されるイオンビームに大きく影響し、極 端な場合には、イオンビームが出なくなってしまう。

【０００６】 第二に、上下のナイフエッジで含浸電極を支持する２段構成の支持枠を必要と するため、構造も大型化してしまう。 本考案は、このような事情に鑑みてなされたもので、比較的小電力で含浸電極 内の金属の温度を一様にかつ容易に温度制御でき、しかも構造も小型化できる含 浸電極型のイオン源を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために提案される本考案は、一対の導電性保持体に、電気 抵抗材料を介在させ、該電気抵抗材料を面接触させるようにして、筒状の含浸電 極を挟持し、通電によって加熱させる構造となっている。

【０００８】

【作用】

本考案によれば、通電極より電流を加えると、含浸電極の筒状本体は、面接触 された電気抵抗材料を通じて通電され、このとき電気抵抗材料が発熱して含浸電 極の筒状本体を加熱する。 このため、筒状本体内に貯留された金属は一様に加熱されることになり、金属加 熱時の温度制御が容易となって、小さな電力で金属を効率良く加熱することがで きる。

【０００９】 図５は本考案において使用された電気抵抗材料の抵抗値と含浸電極の温度変化 を示し、図６は電気抵抗材料に供給した電力と含浸電極の温度上昇変化を示した ものである。 これらのグラフを見れば明かなように、含浸電極の加熱温度と電気抵抗材料の抵 抗値、電気抵抗材料に供給される電力との関係は、含浸電極内の低融点の金属が 溶融する６００℃〜９００℃の間ではリニアな特性を示している（図５，図６に おいて実線で示す）ことが分かる。したがって、含浸電極に加える電力を制御す れば、それに伴って含浸電極内の金属を安定に加熱上昇させることができ、不安 定性に伴う余分な加熱を行なうこともなく、小さい電力で加熱できる。

【００１１】

【実施例】

以下に、本考案の一実施例を図１〜図４に基づいて説明する。 本考案の含浸電極型金属イオン源Ａは、真空容器（不図示）内に内装された一 対の導電性保持体１，１の先端に、一組の電気抵抗材料２，２を介在させ、この 電気抵抗材料２，２で含浸電極３を挟持させた構造となっている。

【００１２】 ここに、含浸電極３は図４に示したように、タングステンパイプなどで製作さ れた筒状本体３１の先端部に多孔質タングステン３２を設け、その上に低融点の 金属３３を貯留させており、多孔質タングステン３２の先端にはニードル３４を 配置させ、筒状本体３１の上にキャップ３５を被せた構造となっている。 一対の導電性保持体１，１は、導電性の良い金属板をＬ字状に折曲して形成さ れており、ボルト６，６によって真空容器の蓋板（不図示）に固定される水平上 片部１ａ，１ａと、下端に電気抵抗材料２，２を介在させて筒状の含浸電極３を 、両側より挟持させる垂直に立ち上がった挟片部１ｂ，１ｂとから構成されてお り、それぞれの上片部１ａ，１ａは、上記した蓋板にメタライズなどによって取 り付けられた一組のネジ穴部７，７に、ボルト６，６を螺入させて固着されてい る。そして、これらのボルト６，６には、真空容器内の真空度を保持させるため にネジ穴部７，７に残留した空気を抜き出すためのエア抜き穴６ｃ，６ｃを形成 している。なお、６ａはボルト６のネジ山で、７ａはネジ穴部７のネジ溝を示し ている。

【００１３】 また、図例のものでは、一対の導電性保持体１，１のそれぞれの上片部１ａ， １ａを、上記した蓋板側に固定させる一組のボルト６，６が通電極を構成してお り、この通電極６，６を通じて真空容器の外部に配置された電源（不図示）より 電流が供給されるようになっており、電気抵抗材料２，２のそれぞれの端面２ａ ，２ａは、含浸電極３を面接触させた状態で保持するようになっているため、含 浸電極３の外周面に合わせた曲面に形成されている。

【００１４】 更に、このような一対の導電性保持体１，１は、垂直に立ち上がった各々の挟 片部１ｂ，１ｂの下端に電気抵抗材料２，２を介在させ、双方の挟片部１ｂ，１ ｂの上部にはボルト４ａ，ナット４ｂを締合わせることによって電気抵抗材料２ ，２によって筒状の含浸電極３を両側より挟み持つような格好で保持させている 。このため、導電性保持体１，１の各々の挟片部１ｂ，１ｂの下部には凹所１ｃ ，１ｃを設けてあり、この凹所１ｃ，１ｃに電気抵抗材料２，２の端部を嵌入さ せるようになっており、一対の導電性保持体１、１の挟片部１ｂ，１ｂに形成し た孔部１ｄ，１ｄ内には、絶縁素材で製された円板状碍子５，５を嵌入させ、ワ ッシャ８，８を介在させてボルト４ａとナット４ｂによって締結させて電気抵抗 材料２，２を充分な圧接力で保持している。なお、５ａは円板状碍子５の挟片部 １ｂへの取付位置を固定するための係止突片で、この部分を挟片部１ｂに形成さ れた位置決孔１ｄに嵌入させるようになっている。

【００１５】 このような構造の本考案は上記実施例に限定されるものではなく、例えば電気 抵抗材料の支持構造に用いたボルト、ナットに弛み止め手段を施したり、含浸電 極へ均一な圧接力を与えるためにバネを用いてもよい。また、上記実施例では、 電気抵抗材料にグラファイトを使用したが、これに限定されるものではなく、グ ラファイトと同様な電気抵抗特性を有する電気抵抗材料を用いても良いことはい うまでもない。

【００１６】

【考案の効果】 以上の説明より理解されるように、本考案によれば、一対の導電性保持体に、 グラファイトなどの電気抵抗材料を介在させ、該電気抵抗材料を面接触させるよ うにして、筒状の含浸電極を挟持させているので、従来の方法に比べて筒状本体 は電気抵抗材料の抵抗値変化に応じて均一に加熱でき、しかも、供給した電力に 対して温度上昇がリニアで安定した変化となるので、測温計も要せず温度制御が 容易であり、省電力化が図れる。 また、従来のナイフエッジで保持する構造のものと比べて、２段構成の支持枠 体を必要としないので、小型で軽量化も図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の含浸電極型金属イオン源の要部を示し
た正面の縦断面構造図である。

【図２】含浸電極を挟持させた導電性保持体の底面図で
ある。

【図３】含浸電極を挟持させた導電性保持体の側面図で
ある。

【図４】含浸電極の縦断面図である。

【図５】本考案において発熱体となる電気抵抗材料の抵
抗値と含浸電極の温度変化を示したグラフである。

【図６】本考案において発熱体となる電気抵抗材料に供
給した電力と含浸電極の温度変化を示したグラフであ
る。

【図７】従来のナイフエッジ型の含浸電極型イオン源の
構造説明図である。

【符号の説明】

Ａ・・・本考案の含浸電極型金属イオン源 １・・・導電性保持体 ２・・・電気抵抗材料 ３・・・含浸電極

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 【請求項１】 一対の導電性保持体に電気抵抗材料を介
   在させ、該電気抵抗材料を面接触させるようにして、筒
   状の含浸電極を挟持させ、該含浸電極を通電して加熱さ
   せる構造とした含浸電極型金属イオン源。