JPH0612995A - イオン源電極 - Google Patents
イオン源電極Info
- Publication number
- JPH0612995A JPH0612995A JP16971992A JP16971992A JPH0612995A JP H0612995 A JPH0612995 A JP H0612995A JP 16971992 A JP16971992 A JP 16971992A JP 16971992 A JP16971992 A JP 16971992A JP H0612995 A JPH0612995 A JP H0612995A
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- JP
- Japan
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- electrodes
- metal wire
- ion source
- source electrode
- electrode
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- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 重ね合わせた複数枚の電極からなるイオン源
電極において、複数枚の電極の電極間の距離を小さくす
ることを可能とし、低エネルギーかつ大電流密度のイオ
ンビームを得ることのできるイオン源電極の改良された
構造を提供する。 【構成】 支持枠に直径１mm以下の細い金属線を多数密
に横方向に平行に並べて固着し、金属線の直径と同程度
の間隙のスリット孔を有する電極を形成する。この様に
形成した電極を上記スリット孔の間隙と同程度の間隔を
あけて複数枚重ね合わせてイオン源電極とする。金属線
には常時引っ張り力を加えるために、金属線の少なくと
も一端部にスプリング機構を設ける。また、電極の支持
枠やスプリング機構の部分が隣同士干渉し合うことを防
ぐために、隣合う複数の電極の一方の電極の金属線を直
線のみとし、他方の電極の金属線の両端部をサポートの
先端部分で干渉することのない曲率でもって曲げる。
電極において、複数枚の電極の電極間の距離を小さくす
ることを可能とし、低エネルギーかつ大電流密度のイオ
ンビームを得ることのできるイオン源電極の改良された
構造を提供する。 【構成】 支持枠に直径１mm以下の細い金属線を多数密
に横方向に平行に並べて固着し、金属線の直径と同程度
の間隙のスリット孔を有する電極を形成する。この様に
形成した電極を上記スリット孔の間隙と同程度の間隔を
あけて複数枚重ね合わせてイオン源電極とする。金属線
には常時引っ張り力を加えるために、金属線の少なくと
も一端部にスプリング機構を設ける。また、電極の支持
枠やスプリング機構の部分が隣同士干渉し合うことを防
ぐために、隣合う複数の電極の一方の電極の金属線を直
線のみとし、他方の電極の金属線の両端部をサポートの
先端部分で干渉することのない曲率でもって曲げる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明はイオン源電極に関する
ものである。さらに詳しくは、この発明は、低エネルギ
ーのイオンビームを高い電流密度で発生させるためのイ
オン源電極の構造に関するものである。
ものである。さらに詳しくは、この発明は、低エネルギ
ーのイオンビームを高い電流密度で発生させるためのイ
オン源電極の構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術とその課題】従来より、各種の新材料の創
製や電子デバイス製造、あるいは分析等の諸分野におい
てイオン源は重要な要素技術となっている。通常、この
イオン源においては、大電流のイオンビームを引き出し
加速するためのイオン源電極として、厚さ１mmから数mm
の金属板に直径数mmから数十mmの丸孔または幅数mmのス
リット孔を多数あけた構造のものを複数枚間隙をあけて
重ねたものが多く用いられてきている。また、金属板を
用いないイオン源電極としては、片端を固定した直線状
の金属棒を多数並べることによってスリット孔を形成す
る電極の例もあるが、この場合も金属棒の幅やスリット
の幅は数mmであった。図１（ａ）（ｂ）はこの従来の金
属板を用いたイオン源電極の平面図と断面図を、また図
２（ａ）（ｂ）は、従来の金属棒を並べた電極の平面図
と断面図を示している。図１（ａ）（ｂ）においては、
１は電極、２は電極１に設けられた丸孔であり、図１
（ｂ）に示したように２枚の電極が重ねられてイオン源
電極が構成されている。また、図２（ａ）（ｂ）におい
ては、３は金属棒で、各金属棒３間にスリット孔４が形
成されている。５は金属棒の支持枠である。図２（ｂ）
に示したように、同じく２枚の電極が重ねられてイオン
源電極が構成されている。
製や電子デバイス製造、あるいは分析等の諸分野におい
てイオン源は重要な要素技術となっている。通常、この
イオン源においては、大電流のイオンビームを引き出し
加速するためのイオン源電極として、厚さ１mmから数mm
の金属板に直径数mmから数十mmの丸孔または幅数mmのス
リット孔を多数あけた構造のものを複数枚間隙をあけて
重ねたものが多く用いられてきている。また、金属板を
用いないイオン源電極としては、片端を固定した直線状
の金属棒を多数並べることによってスリット孔を形成す
る電極の例もあるが、この場合も金属棒の幅やスリット
の幅は数mmであった。図１（ａ）（ｂ）はこの従来の金
属板を用いたイオン源電極の平面図と断面図を、また図
２（ａ）（ｂ）は、従来の金属棒を並べた電極の平面図
と断面図を示している。図１（ａ）（ｂ）においては、
１は電極、２は電極１に設けられた丸孔であり、図１
（ｂ）に示したように２枚の電極が重ねられてイオン源
電極が構成されている。また、図２（ａ）（ｂ）におい
ては、３は金属棒で、各金属棒３間にスリット孔４が形
成されている。５は金属棒の支持枠である。図２（ｂ）
に示したように、同じく２枚の電極が重ねられてイオン
源電極が構成されている。
【０００３】一方、イオンの引き出しに関するチャイル
ド・ラングミュアー則によれば、引き出し得る最大電流
密度Ｊは、次式によって与えられる。
ド・ラングミュアー則によれば、引き出し得る最大電流
密度Ｊは、次式によって与えられる。
【０００４】
【数１】
【０００５】ここで、Ｖは電極間に印加する電圧、ｄは
重畳する２枚の電極間の距離、Ｍはイオンの質量数、Ｚ
はイオンの電荷数である。すなわち、最大電流密度Ｊは
電極間の距離ｄを小さくとればとるほど大きな値をとる
ことができる。ただし、良好なビーム光学を保つために
電極間の距離ｄは孔の直径または幅と同程度のサイズに
する必要があり、そのため従来電極間の距離ｄは孔のサ
イズと同程度の数mmから数十mmにとられていた。電極間
に印加する電圧Ｖが十分に大きければ、その場合でも十
分な電流密度を得ることが可能であった。
重畳する２枚の電極間の距離、Ｍはイオンの質量数、Ｚ
はイオンの電荷数である。すなわち、最大電流密度Ｊは
電極間の距離ｄを小さくとればとるほど大きな値をとる
ことができる。ただし、良好なビーム光学を保つために
電極間の距離ｄは孔の直径または幅と同程度のサイズに
する必要があり、そのため従来電極間の距離ｄは孔のサ
イズと同程度の数mmから数十mmにとられていた。電極間
に印加する電圧Ｖが十分に大きければ、その場合でも十
分な電流密度を得ることが可能であった。
【０００６】ところが、イオンビームによる表面処理な
どの用途のために極めて低いエネルギーのイオンビーム
が必要な場合には、電極間に印加する電圧Ｖが小さな値
となり、従来の電極間の距離では高い電流密度が得られ
ない。そこで孔の直径または幅を小さくとり、電極間の
距離を小さくする必要があるが、前記の通りの従来の金
属板を用いた電極では小さい孔を多数あけることは困難
であり、また機械的強度の制限から電極の厚みは通常１
mm以上であるため、電極間の距離を１mm以下に小さくす
ることはできなかった。
どの用途のために極めて低いエネルギーのイオンビーム
が必要な場合には、電極間に印加する電圧Ｖが小さな値
となり、従来の電極間の距離では高い電流密度が得られ
ない。そこで孔の直径または幅を小さくとり、電極間の
距離を小さくする必要があるが、前記の通りの従来の金
属板を用いた電極では小さい孔を多数あけることは困難
であり、また機械的強度の制限から電極の厚みは通常１
mm以上であるため、電極間の距離を１mm以下に小さくす
ることはできなかった。
【０００７】また、従来の金属棒を用いたスリット孔の
電極の場合にも、機械的強度の制限からスリットの幅や
金属棒の厚みとして１mm〜数mm必要であり、従って、電
極間の距離は数mmであった。このような制限から、従来
は低エネルギーで大電流密度のイオンビームを得ること
は不可能であった。
電極の場合にも、機械的強度の制限からスリットの幅や
金属棒の厚みとして１mm〜数mm必要であり、従って、電
極間の距離は数mmであった。このような制限から、従来
は低エネルギーで大電流密度のイオンビームを得ること
は不可能であった。
【０００８】この発明は、以上の通りの問題点を解決す
るためになされたものであり、従来のイオン源電極の欠
点を解消し、重ね合わせた複数の電極間の距離を小さく
することが可能な電極構造とすることにより、低エネル
ギーであっても大電流密度のイオンビームを得ることを
可能とし、表面処理などの工程にも効率よく対応できる
新しいイオン源電極を提供することを目的としている。
るためになされたものであり、従来のイオン源電極の欠
点を解消し、重ね合わせた複数の電極間の距離を小さく
することが可能な電極構造とすることにより、低エネル
ギーであっても大電流密度のイオンビームを得ることを
可能とし、表面処理などの工程にも効率よく対応できる
新しいイオン源電極を提供することを目的としている。
【０００９】
【問題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決するものとして、複数の間隔をあけて重ね合わせ
て構成したイオン源電極においては、重ね合わせた各電
極には直径１mm以下の複数の金属線を密に並べてその直
径と同程度の幅の複数のスリット孔を形成した電極を、
スリット孔の幅と同程度の間隔を設けて複数重ね合わせ
て配設したことを特徴とするイオン源電極を提供する。
この電極構造によって、金属線の直径は容易に小さくす
ることが可能で、かつ、多数並べることは容易なので、
簡便にスリット幅の極めて狭い電極を製作することがで
きる。従って、このような構造を持つ複数枚の電極を密
に重ねれば電極間隔を極めて小さくすることができる。
を解決するものとして、複数の間隔をあけて重ね合わせ
て構成したイオン源電極においては、重ね合わせた各電
極には直径１mm以下の複数の金属線を密に並べてその直
径と同程度の幅の複数のスリット孔を形成した電極を、
スリット孔の幅と同程度の間隔を設けて複数重ね合わせ
て配設したことを特徴とするイオン源電極を提供する。
この電極構造によって、金属線の直径は容易に小さくす
ることが可能で、かつ、多数並べることは容易なので、
簡便にスリット幅の極めて狭い電極を製作することがで
きる。従って、このような構造を持つ複数枚の電極を密
に重ねれば電極間隔を極めて小さくすることができる。
【００１０】また、この発明のように金属線の直径が極
めて小さい場合には、熱膨張や振動などによる金属線の
変形が問題となるが、この発明では金属線の片端もしく
は両端にスプリング機構を設け、金属線に常時引っ張り
力を加えることによって変形を防いでいる。さらに、電
極を重ね合わせた場合に、それぞれの電極の支持枠やス
プリング機構の部分が干渉し合うことを防ぐために、こ
の発明では重ねた複数枚の電極の隣合う電極の一方の電
極の金属線を直線のみで構成し、他方の電極の金属線の
両端部に干渉し合わない程度の曲率を持った曲げ部分を
配設する。
めて小さい場合には、熱膨張や振動などによる金属線の
変形が問題となるが、この発明では金属線の片端もしく
は両端にスプリング機構を設け、金属線に常時引っ張り
力を加えることによって変形を防いでいる。さらに、電
極を重ね合わせた場合に、それぞれの電極の支持枠やス
プリング機構の部分が干渉し合うことを防ぐために、こ
の発明では重ねた複数枚の電極の隣合う電極の一方の電
極の金属線を直線のみで構成し、他方の電極の金属線の
両端部に干渉し合わない程度の曲率を持った曲げ部分を
配設する。
【００１１】以下、実施例を示し、さらに詳しくこの発
明について説明する。
明について説明する。
【００１２】
【実施例】図３（ａ）は本発明のイオン源電極の平面
図、図３（ｂ）は側面図、図３（ｃ）はイオンビームを
引き出し加速するスリット孔を形成する金属線部分の断
面拡大図である。図３（ａ）に示すように支持枠８に直
径１mm以下の金属線６を横方向に多数密に並べて金属線
の直径と同程度の幅のスリット状の孔を有する電極を形
成するとともに、図３（ｂ）及び図３（ｃ）に示すよう
に極めて狭い間隔、すなわち金属線の直径と同程度の間
隔でそれらの電極を重ね合わせる。このようにして電極
間隔の極めて小さなイオン源電極を製作することができ
る。
図、図３（ｂ）は側面図、図３（ｃ）はイオンビームを
引き出し加速するスリット孔を形成する金属線部分の断
面拡大図である。図３（ａ）に示すように支持枠８に直
径１mm以下の金属線６を横方向に多数密に並べて金属線
の直径と同程度の幅のスリット状の孔を有する電極を形
成するとともに、図３（ｂ）及び図３（ｃ）に示すよう
に極めて狭い間隔、すなわち金属線の直径と同程度の間
隔でそれらの電極を重ね合わせる。このようにして電極
間隔の極めて小さなイオン源電極を製作することができ
る。
【００１３】また、金属線６の片端をスプリング機構７
を用いて常時引っ張っておくことによって熱膨張や振動
による変形を防ぐことができる。スプリング機構７は図
３（ｂ）に示すように、支持枠８の端部は外支持枠８ｂ
と内支持枠８ａから構成し、外支持枠８ｂは内支持枠８
ａから外側に可動にする。金属線６を電極の端部の外支
持枠８ｂに固着しかつ内支持枠８ａに滑動可能とし、外
支持枠８ｂと内支持枠８ａの支持枠間に圧縮ばねを配設
する。このようにすることで、圧縮ばねの反発力により
金属線を固着した外支持枠は内支持枠から外側に押し広
げられるので、金属線に常時引っ張り力が作用する。も
ちろん、図３（ａ）（ｂ）（ｃ）の例ではスプリング機
構７は金属線６の片端に設けたが、勿論金属線の両端に
設けることができる。
を用いて常時引っ張っておくことによって熱膨張や振動
による変形を防ぐことができる。スプリング機構７は図
３（ｂ）に示すように、支持枠８の端部は外支持枠８ｂ
と内支持枠８ａから構成し、外支持枠８ｂは内支持枠８
ａから外側に可動にする。金属線６を電極の端部の外支
持枠８ｂに固着しかつ内支持枠８ａに滑動可能とし、外
支持枠８ｂと内支持枠８ａの支持枠間に圧縮ばねを配設
する。このようにすることで、圧縮ばねの反発力により
金属線を固着した外支持枠は内支持枠から外側に押し広
げられるので、金属線に常時引っ張り力が作用する。も
ちろん、図３（ａ）（ｂ）（ｃ）の例ではスプリング機
構７は金属線６の片端に設けたが、勿論金属線の両端に
設けることができる。
【００１４】さらに、図３（ｂ）に示したように、以上
の例では複数の電極を重ね合わせた場合に電極の支持枠
８やスプリング機構７などが上下で干渉しないように、
電極の金属線６の両端部をサポート９の先端部分で曲げ
ている。この発明で用いている金属線の直径は極めて細
いので曲率を持った場合でもスプリング機構により金属
線に引っ張り力を与えることができるからである。
の例では複数の電極を重ね合わせた場合に電極の支持枠
８やスプリング機構７などが上下で干渉しないように、
電極の金属線６の両端部をサポート９の先端部分で曲げ
ている。この発明で用いている金属線の直径は極めて細
いので曲率を持った場合でもスプリング機構により金属
線に引っ張り力を与えることができるからである。
【００１５】
【発明の効果】以上の如く、この発明に従ってイオン源
電極を製作することにより、重ね合わせた複数の電極の
電極間隔を極めて狭くすることが可能であり、電極に印
加する電圧が低い場合でも、すなわちイオンビームのエ
ネルギーが低い場合でも、大電流密度のイオンビームを
得ることができる。従って、極めて低いエネルギーで、
かつ大電流密度のイオンビームを必要とする表面処理な
どを効率よく行うことができる。
電極を製作することにより、重ね合わせた複数の電極の
電極間隔を極めて狭くすることが可能であり、電極に印
加する電圧が低い場合でも、すなわちイオンビームのエ
ネルギーが低い場合でも、大電流密度のイオンビームを
得ることができる。従って、極めて低いエネルギーで、
かつ大電流密度のイオンビームを必要とする表面処理な
どを効率よく行うことができる。
【図１】（ａ）は、金属板を用いたイオン源電極の平面
図であり、（ｂ）は、金属板を用いたイオン源電極の断
面図である。
図であり、（ｂ）は、金属板を用いたイオン源電極の断
面図である。
【図２】（ａ）は、金属棒を用いたイオン源電極の平面
図であり、（ｂ）は、金属棒を用いたイオン源電極の断
面図である。
図であり、（ｂ）は、金属棒を用いたイオン源電極の断
面図である。
【図３】（ａ）は、この発明のイオン源電極の平面図で
あり、（ｂ）は、この発明のイオン源電極の側面図であ
り、（ｃ）は、この発明のイオン源電極の金属線部分の
断面拡大図である。
あり、（ｂ）は、この発明のイオン源電極の側面図であ
り、（ｃ）は、この発明のイオン源電極の金属線部分の
断面拡大図である。
１ 電極板 ２ 丸孔 ３ 金属棒 ４ スリット孔 ５ 支持枠 ６ 金属線 ７ スプリング機構 ８ 支持枠 ９ サポート
Claims (3)
- 【請求項１】 直径１mm以下の複数の金属線を密に並べ
てその直径と同程度の幅の複数のスリット孔を形成した
電極をスリット孔の幅と同程度の間隔を設けて複数重ね
合わせて配設したことを特徴とするイオン源電極。 - 【請求項２】 金属線の少なくとも一端部に金属線に常
時引っ張り力を加えるスプリング機構を設けたことを特
徴とする請求項１のイオン源電極。 - 【請求項３】 複数の電極の隣合う一方の電極の金属線
を直線のみから構成し、他方の電極の金属線を、両端部
に曲げ部分を有する金属線から構成したことを特徴とす
る請求項１または２のイオン源電極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16971992A JPH0612995A (ja) | 1992-06-26 | 1992-06-26 | イオン源電極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16971992A JPH0612995A (ja) | 1992-06-26 | 1992-06-26 | イオン源電極 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0612995A true JPH0612995A (ja) | 1994-01-21 |
Family
ID=15891596
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16971992A Pending JPH0612995A (ja) | 1992-06-26 | 1992-06-26 | イオン源電極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0612995A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5444258A (en) * | 1992-08-24 | 1995-08-22 | Societe Europeenne De Propulsion | Ion-optics system for a source of ions to be discharged into a gas |
| US6338561B1 (en) | 1998-01-29 | 2002-01-15 | Nippon Seiki Co., Ltd. | Luminous pointer |
| JP2010123574A (ja) * | 2008-11-19 | 2010-06-03 | Korea Atom Energ Res Inst | 多重電極を使用したビーム生成装置及び輸送装置 |
| EP2878932A1 (en) | 2011-01-26 | 2015-06-03 | Yazaki Corporation | Indicator member, indicator unit and indicator instrument |
-
1992
- 1992-06-26 JP JP16971992A patent/JPH0612995A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5444258A (en) * | 1992-08-24 | 1995-08-22 | Societe Europeenne De Propulsion | Ion-optics system for a source of ions to be discharged into a gas |
| US6338561B1 (en) | 1998-01-29 | 2002-01-15 | Nippon Seiki Co., Ltd. | Luminous pointer |
| JP2010123574A (ja) * | 2008-11-19 | 2010-06-03 | Korea Atom Energ Res Inst | 多重電極を使用したビーム生成装置及び輸送装置 |
| EP2878932A1 (en) | 2011-01-26 | 2015-06-03 | Yazaki Corporation | Indicator member, indicator unit and indicator instrument |
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