JPH07230783A - 水素イオンビーム発生装置 - Google Patents
水素イオンビーム発生装置Info
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- JPH07230783A JPH07230783A JP6045269A JP4526994A JPH07230783A JP H07230783 A JPH07230783 A JP H07230783A JP 6045269 A JP6045269 A JP 6045269A JP 4526994 A JP4526994 A JP 4526994A JP H07230783 A JPH07230783 A JP H07230783A
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Landscapes
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 小型で、ビーム径が小さなイオンビーム源を
提供するとともに、安価であり、取扱が容易であり、使
用場所の制約が無く、小電力タイプであり、かつフレキ
シブルであること。 【構成】 真空状態に維持された真空容器１と、前記真
空容器１の一部に突出させて配設された水素を吸蔵させ
たパラジウムより成り、水素イオンを突出端に移動させ
る電極棒２と、前記真空容器１内において、前記突出さ
せて配設された電極棒２に近接して配設され、前記電極
棒２から水素イオンを引出して水素イオンビームを出力
する引出電極３と、前記引出電極３の下流に配設され、
前記引出電極によって出力されたイオンビームを磁気的
にガイドして中性原子を除去する磁気ガイド４、前記真
空容器の一部に配設されるとともに、前記引出電極との
間に電圧が印加され、前記引出電極によって出力された
水素イオンビームを集束する集束手段５とから成る水素
イオンビーム発生装置。
提供するとともに、安価であり、取扱が容易であり、使
用場所の制約が無く、小電力タイプであり、かつフレキ
シブルであること。 【構成】 真空状態に維持された真空容器１と、前記真
空容器１の一部に突出させて配設された水素を吸蔵させ
たパラジウムより成り、水素イオンを突出端に移動させ
る電極棒２と、前記真空容器１内において、前記突出さ
せて配設された電極棒２に近接して配設され、前記電極
棒２から水素イオンを引出して水素イオンビームを出力
する引出電極３と、前記引出電極３の下流に配設され、
前記引出電極によって出力されたイオンビームを磁気的
にガイドして中性原子を除去する磁気ガイド４、前記真
空容器の一部に配設されるとともに、前記引出電極との
間に電圧が印加され、前記引出電極によって出力された
水素イオンビームを集束する集束手段５とから成る水素
イオンビーム発生装置。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、水素吸蔵材料より水素
イオンを引き出して水素イオンビームを出力するととも
に、水素イオンビームを電気的および磁気的に集束、偏
向させて水素イオンビームを取り出すもので、高性能イ
オン顕微鏡用のイオンビーム源や、核融合プラズマの加
熱のための大容量、高効率イオンビーム源その他として
用いることが可能な小型のイオンビーム源としての水素
イオンビーム発生装置に関する。
イオンを引き出して水素イオンビームを出力するととも
に、水素イオンビームを電気的および磁気的に集束、偏
向させて水素イオンビームを取り出すもので、高性能イ
オン顕微鏡用のイオンビーム源や、核融合プラズマの加
熱のための大容量、高効率イオンビーム源その他として
用いることが可能な小型のイオンビーム源としての水素
イオンビーム発生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のデュオプラズマトロン装置は、図
４に示すように磁気コイルＣを巻装した強磁性金属のコ
アＫの内部にガスを導入するためのガス導入管Ｇが介挿
され、前記ガス導入管Ｇの先端にカソードフィラメント
Ｆが配設され、このカソードフィラメントＦに対向して
テーパ部ＤＴと開口ＤＯを備えた中間電極Ｄが配設さ
れ、カソードフィラメントＦと前記中間電極Ｄとの間に
カソードチャンバＣＣが形成され、前記コアＫのフラン
ジ部ＫＦに対向して配設されたプレート部材Ｐの中心部
に前記中間電極Ｄに対向させてテーパ部ＡＴと開口ＡＯ
を備えたアノードＡが配設され、前記コアＫと前記プレ
ート部材Ｐとの間に第２のガスが供給されているアノー
ドチャンバＡＣが形成されている。
４に示すように磁気コイルＣを巻装した強磁性金属のコ
アＫの内部にガスを導入するためのガス導入管Ｇが介挿
され、前記ガス導入管Ｇの先端にカソードフィラメント
Ｆが配設され、このカソードフィラメントＦに対向して
テーパ部ＤＴと開口ＤＯを備えた中間電極Ｄが配設さ
れ、カソードフィラメントＦと前記中間電極Ｄとの間に
カソードチャンバＣＣが形成され、前記コアＫのフラン
ジ部ＫＦに対向して配設されたプレート部材Ｐの中心部
に前記中間電極Ｄに対向させてテーパ部ＡＴと開口ＡＯ
を備えたアノードＡが配設され、前記コアＫと前記プレ
ート部材Ｐとの間に第２のガスが供給されているアノー
ドチャンバＡＣが形成されている。
【０００３】上記構成より成る従来のデュオプラズマト
ロン装置は、図４に示すように放電によるプラズマが前
記カソードチャンバＣＣから前記中間電極Ｄの開口Ｄ
Ｏ、前記アノードチャンバＡＣおよび前記アノードＡの
開口ＡＯを介して図中右方に取り出される。
ロン装置は、図４に示すように放電によるプラズマが前
記カソードチャンバＣＣから前記中間電極Ｄの開口Ｄ
Ｏ、前記アノードチャンバＡＣおよび前記アノードＡの
開口ＡＯを介して図中右方に取り出される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記従来のデュオプラ
ズマトロン装置は、イオン源としてプラズマを利用する
方式であるため、プラズマを発生するための装置が大き
くなるとともにイオンビームを絞るために大きな電極が
必要になるので、図４に示すように大型の大掛りな装置
となり、発生するイオンビームの径が大きく、電源およ
びその他の制御装置も高価であり、システムが複雑とな
り、大電力が必要であり、且つフレキシビリティに欠け
るという問題が有った。
ズマトロン装置は、イオン源としてプラズマを利用する
方式であるため、プラズマを発生するための装置が大き
くなるとともにイオンビームを絞るために大きな電極が
必要になるので、図４に示すように大型の大掛りな装置
となり、発生するイオンビームの径が大きく、電源およ
びその他の制御装置も高価であり、システムが複雑とな
り、大電力が必要であり、且つフレキシビリティに欠け
るという問題が有った。
【０００５】そこで本発明者らは、水素吸蔵材料に電荷
をかけて一端に移動させるとともに、水素イオンを引き
出すことにより水素イオンビームを出力するという本発
明の第１の技術的思想に着眼するとともに、イオンビー
ムを電気的および磁気的に集束、偏向させて取り出すと
いう本発明の第２の技術的思想に着眼して、さらに研究
開発を重ねた結果、小型でシンプルであり、ビーム径が
小さく、安価であって、取扱が容易であり、使用場所の
制約が無く、小電力タイプであり、かつフレキシブルで
あるという目的を達成する本発明に到達した。
をかけて一端に移動させるとともに、水素イオンを引き
出すことにより水素イオンビームを出力するという本発
明の第１の技術的思想に着眼するとともに、イオンビー
ムを電気的および磁気的に集束、偏向させて取り出すと
いう本発明の第２の技術的思想に着眼して、さらに研究
開発を重ねた結果、小型でシンプルであり、ビーム径が
小さく、安価であって、取扱が容易であり、使用場所の
制約が無く、小電力タイプであり、かつフレキシブルで
あるという目的を達成する本発明に到達した。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明（請求項１に記載
の第１発明）の水素イオンビーム発生装置は、真空状態
に維持された真空容器と、前記真空容器の一部に突出さ
せて配設された水素吸蔵材料より成る電極棒と、前記真
空容器内において、前記突出させて配設された電極棒に
近接して配設され、前記電極棒から水素イオンを引出
し、水素イオンビームを出力する引出電極とから成るも
のである。
の第１発明）の水素イオンビーム発生装置は、真空状態
に維持された真空容器と、前記真空容器の一部に突出さ
せて配設された水素吸蔵材料より成る電極棒と、前記真
空容器内において、前記突出させて配設された電極棒に
近接して配設され、前記電極棒から水素イオンを引出
し、水素イオンビームを出力する引出電極とから成るも
のである。
【０００７】本発明（請求項２に記載の第２発明）の水
素イオンビーム発生装置は、第１発明に対して、前記真
空容器の一部に配設されるとともに、前記引出電極との
間に電圧が印加され、前記引出電極によって引き出され
出力される水素イオンビームを集束する集束手段を付加
したものである。
素イオンビーム発生装置は、第１発明に対して、前記真
空容器の一部に配設されるとともに、前記引出電極との
間に電圧が印加され、前記引出電極によって引き出され
出力される水素イオンビームを集束する集束手段を付加
したものである。
【０００８】本発明（請求項３に記載の第３発明）の水
素イオンビーム発生装置は、第２発明に対して、前記集
束手段の上流に配設され、前記引出電極によって引き出
され出力された水素イオンビームを磁気的にガイドして
中性原子を除去する磁気ガイドを付加したものである。
素イオンビーム発生装置は、第２発明に対して、前記集
束手段の上流に配設され、前記引出電極によって引き出
され出力された水素イオンビームを磁気的にガイドして
中性原子を除去する磁気ガイドを付加したものである。
【０００９】本発明（請求項４に記載の第４発明）の水
素イオンビーム発生装置は、第１発明に対して、前記電
極棒を構成する水素吸蔵材料に対して水素を補充して前
記電極棒を水素吸蔵状態に維持する水素吸蔵装置を付加
したものである。
素イオンビーム発生装置は、第１発明に対して、前記電
極棒を構成する水素吸蔵材料に対して水素を補充して前
記電極棒を水素吸蔵状態に維持する水素吸蔵装置を付加
したものである。
【００１０】本発明（請求項５に記載の第５発明）の水
素イオンビーム発生装置は、第３発明において、前記引
出電極が、引き出され出力された水素イオンビームを集
束する静電レンズによって構成されているとともに、前
記電極棒が、側面に銅メッキが施されたパラジウムによ
って構成されているものである。
素イオンビーム発生装置は、第３発明において、前記引
出電極が、引き出され出力された水素イオンビームを集
束する静電レンズによって構成されているとともに、前
記電極棒が、側面に銅メッキが施されたパラジウムによ
って構成されているものである。
【００１１】本発明（請求項６に記載の第６発明）の水
素イオンビーム発生装置は、第５発明において、前記磁
気ガイドが、曲げられたダクト状の部材によって構成さ
れ、前記集束手段が、前記引出電極を構成する静電レン
ズとの間に電圧が印加されたターゲットによって構成さ
れ、前記引出電極によって引き出され出力された水素イ
オンビームを集束して前記ターゲットに磁気的にガイド
し得る構成より成るものである。
素イオンビーム発生装置は、第５発明において、前記磁
気ガイドが、曲げられたダクト状の部材によって構成さ
れ、前記集束手段が、前記引出電極を構成する静電レン
ズとの間に電圧が印加されたターゲットによって構成さ
れ、前記引出電極によって引き出され出力された水素イ
オンビームを集束して前記ターゲットに磁気的にガイド
し得る構成より成るものである。
【００１２】
【作用】上記構成より成る第１発明の水素イオンビーム
発生装置は、真空状態に維持された前記真空容器の一部
に突出させて配設された水素吸蔵材料より成る前記電極
棒内において水素イオンを移動させるとともに、前記電
極棒に近接して配設された前記引出電極が、前記電極棒
から水素イオンを引き出して水素イオンビームを出力す
るものである。
発生装置は、真空状態に維持された前記真空容器の一部
に突出させて配設された水素吸蔵材料より成る前記電極
棒内において水素イオンを移動させるとともに、前記電
極棒に近接して配設された前記引出電極が、前記電極棒
から水素イオンを引き出して水素イオンビームを出力す
るものである。
【００１３】上記構成より成る第２発明の水素イオンビ
ーム発生装置は、真空状態に維持された前記真空容器の
一部に突出させて配設された水素吸蔵材料より成る前記
電極棒内において水素イオンを移動させるとともに、前
記電極棒に近接して配設された前記引出電極が、前記電
極棒から水素イオンを引き出し、前記真空容器の一部に
配設されて前記引出電極との間に電圧が印加された前記
集束手段が、前記引出電極によって引き出され出力され
た水素イオンビームを集束して取り出すものである。
ーム発生装置は、真空状態に維持された前記真空容器の
一部に突出させて配設された水素吸蔵材料より成る前記
電極棒内において水素イオンを移動させるとともに、前
記電極棒に近接して配設された前記引出電極が、前記電
極棒から水素イオンを引き出し、前記真空容器の一部に
配設されて前記引出電極との間に電圧が印加された前記
集束手段が、前記引出電極によって引き出され出力され
た水素イオンビームを集束して取り出すものである。
【００１４】上記構成より成る第３発明の水素イオンビ
ーム発生装置は、真空状態に維持された前記真空容器の
一部に突出させて配設された水素吸蔵材料より成る前記
電極棒内において水素イオンを移動させるとともに、前
記電極棒に近接して配設された前記引出電極が、前記電
極棒から水素イオンを引き出し、前記集束手段の上流に
配設された磁気ガイドが、前記引出電極によって引き出
され出力された水素イオンビームを磁気的にガイドして
中性原子を除去し、前記真空容器の一部に配設されて前
記引出電極との間に電圧が印加された前記集束手段が、
前記磁気ガイドによって磁気的にガイドされた水素イオ
ンビームを集束して取り出すものである。
ーム発生装置は、真空状態に維持された前記真空容器の
一部に突出させて配設された水素吸蔵材料より成る前記
電極棒内において水素イオンを移動させるとともに、前
記電極棒に近接して配設された前記引出電極が、前記電
極棒から水素イオンを引き出し、前記集束手段の上流に
配設された磁気ガイドが、前記引出電極によって引き出
され出力された水素イオンビームを磁気的にガイドして
中性原子を除去し、前記真空容器の一部に配設されて前
記引出電極との間に電圧が印加された前記集束手段が、
前記磁気ガイドによって磁気的にガイドされた水素イオ
ンビームを集束して取り出すものである。
【００１５】上記構成より成る第４発明の水素イオンビ
ーム発生装置は、前記水素吸蔵装置が、前記電極棒を構
成する水素吸蔵材料に対して水素を補充して前記電極棒
を水素吸蔵状態に維持するものである。
ーム発生装置は、前記水素吸蔵装置が、前記電極棒を構
成する水素吸蔵材料に対して水素を補充して前記電極棒
を水素吸蔵状態に維持するものである。
【００１６】上記構成より成る第５発明の水素イオンビ
ーム発生装置は、真空状態に維持された前記真空容器の
一部に突出させて配設された前記パラジウムより成る前
記電極棒が水素イオンを有効に発生させるとともに、前
記電極棒に近接して配設された前記静電レンズが、前記
有効に発生された水素イオンを引き出して出力された水
素イオンビームを集束させて出力するものである。
ーム発生装置は、真空状態に維持された前記真空容器の
一部に突出させて配設された前記パラジウムより成る前
記電極棒が水素イオンを有効に発生させるとともに、前
記電極棒に近接して配設された前記静電レンズが、前記
有効に発生された水素イオンを引き出して出力された水
素イオンビームを集束させて出力するものである。
【００１７】上記構成より成る第６発明の水素イオンビ
ーム発生装置は、真空状態に維持された前記真空容器の
一部に突出させて配設された前記パラジウムより成る前
記電極棒によって有効に発生され突出端に移動させた水
素イオンを、前記静電レンズが引き出して水素イオンビ
ームを集束して出力するとともに、前記集束手段の上流
に配設されたダクト状の磁気ガイドが、前記引出電極に
よって出力された水素イオンビームを磁気的にガイドし
て中性原子を除去し、前記真空容器の一部に配設されて
前記引出電極との間に電圧が印加された前記ターゲット
が、前記磁気ガイドによって磁気的にガイドされた水素
イオンビームを集束して取り出すものである。
ーム発生装置は、真空状態に維持された前記真空容器の
一部に突出させて配設された前記パラジウムより成る前
記電極棒によって有効に発生され突出端に移動させた水
素イオンを、前記静電レンズが引き出して水素イオンビ
ームを集束して出力するとともに、前記集束手段の上流
に配設されたダクト状の磁気ガイドが、前記引出電極に
よって出力された水素イオンビームを磁気的にガイドし
て中性原子を除去し、前記真空容器の一部に配設されて
前記引出電極との間に電圧が印加された前記ターゲット
が、前記磁気ガイドによって磁気的にガイドされた水素
イオンビームを集束して取り出すものである。
【００１８】
【発明の効果】上記作用を奏する第１発明の水素イオン
ビーム発生装置は、水素吸蔵材料より成る前記電極棒内
において移動した水素イオンを、近接して配設された前
記引出電極によって前記電極棒から引き出して水素イオ
ンビームを出力するものであるため、小型でシンプルで
あり、ビーム径が小さく、安価であり、取扱が容易であ
り、使用場所の制約が無く、小電力タイプであり、かつ
フレキシブルであるという効果を奏する。
ビーム発生装置は、水素吸蔵材料より成る前記電極棒内
において移動した水素イオンを、近接して配設された前
記引出電極によって前記電極棒から引き出して水素イオ
ンビームを出力するものであるため、小型でシンプルで
あり、ビーム径が小さく、安価であり、取扱が容易であ
り、使用場所の制約が無く、小電力タイプであり、かつ
フレキシブルであるという効果を奏する。
【００１９】上記作用を奏する第２発明の水素イオンビ
ーム発生装置は、前記第１発明と同様の効果を奏すると
ともに、前記集束手段が、前記引出電極によって引き出
された水素イオンビームを集束して取り出すので、絞ら
れた一層ビーム径の小さな水素イオンビームを出力する
ことが出来るという効果を奏する。
ーム発生装置は、前記第１発明と同様の効果を奏すると
ともに、前記集束手段が、前記引出電極によって引き出
された水素イオンビームを集束して取り出すので、絞ら
れた一層ビーム径の小さな水素イオンビームを出力する
ことが出来るという効果を奏する。
【００２０】上記作用を奏する第３発明の水素イオンビ
ーム発生装置は、前記第２発明と同様の効果を奏すると
ともに、前記磁気ガイドが、前記引出電極によって引き
出されたイオンビームを磁気的にガイドして一層効率良
く水素イオンビームを取り出すことが出来るという効果
を奏するとともに、中性原子を除去ことが出来るという
効果を奏する。
ーム発生装置は、前記第２発明と同様の効果を奏すると
ともに、前記磁気ガイドが、前記引出電極によって引き
出されたイオンビームを磁気的にガイドして一層効率良
く水素イオンビームを取り出すことが出来るという効果
を奏するとともに、中性原子を除去ことが出来るという
効果を奏する。
【００２１】上記作用を奏する第４発明の水素イオンビ
ーム発生装置は、前記水素吸蔵装置が、前記電極棒を構
成する水素吸蔵材料に対して水素を補充して前記電極棒
を水素吸蔵状態に維持するので、連続長時間の水素イオ
ンビームの出力を可能にするという効果を奏する。
ーム発生装置は、前記水素吸蔵装置が、前記電極棒を構
成する水素吸蔵材料に対して水素を補充して前記電極棒
を水素吸蔵状態に維持するので、連続長時間の水素イオ
ンビームの出力を可能にするという効果を奏する。
【００２２】上記作用を奏する第５発明の水素イオンビ
ーム発生装置は、前記第３発明と同様の効果を奏すると
ともに、前記引出電極として前記静電レンズを用いてい
るので、水素イオンビームを集束するため、絞られた一
層ビーム径の小さな水素イオンビームを出力することが
出来るという効果を奏し、且つ前記パラジウムより成る
前記電極棒によって有効に発生された水素イオンに基づ
き強力な水素イオンビームを出力出来るという効果を奏
するとともに、前記電極棒を構成するパラジウムの形状
の自由度の高さを利用してイオンビームの形状を任意に
設定することが出来るという効果を奏する。
ーム発生装置は、前記第３発明と同様の効果を奏すると
ともに、前記引出電極として前記静電レンズを用いてい
るので、水素イオンビームを集束するため、絞られた一
層ビーム径の小さな水素イオンビームを出力することが
出来るという効果を奏し、且つ前記パラジウムより成る
前記電極棒によって有効に発生された水素イオンに基づ
き強力な水素イオンビームを出力出来るという効果を奏
するとともに、前記電極棒を構成するパラジウムの形状
の自由度の高さを利用してイオンビームの形状を任意に
設定することが出来るという効果を奏する。
【００２３】上記作用を奏する第６発明の水素イオンビ
ーム発生装置は、前記第５発明と同様の効果を奏すると
ともに、前記曲げられたダクト状の磁気ガイドが前記静
電レンズによって集束された水素イオンビームを前記タ
ーゲットに滑らかにガイドするので、さらに一層効率良
く水素イオンビームを出力することが出来るという効果
を奏する。
ーム発生装置は、前記第５発明と同様の効果を奏すると
ともに、前記曲げられたダクト状の磁気ガイドが前記静
電レンズによって集束された水素イオンビームを前記タ
ーゲットに滑らかにガイドするので、さらに一層効率良
く水素イオンビームを出力することが出来るという効果
を奏する。
【００２４】
【実施例】以下本発明の実施例につき、図面を用いて説
明する。
明する。
【００２５】本実施例の水素イオンビーム発生装置は、
図１および図２に示すように真空状態に維持された真空
容器１と、前記真空容器１の一部に突出させて配設され
た水素を吸蔵させたパラジウムより成り、水素イオンを
突出端に移動させる電極棒２と、前記真空容器１内にお
いて、前記突出させて配設された電極棒２に近接して配
設され、前記電極棒２から水素イオンを引出して水素イ
オンビームを出力する引出電極３と、前記引出電極３の
下流に配設され、前記引出電極によって出力されたイオ
ンビームを磁気的にガイドして中性原子を除去する磁気
ガイド４、前記真空容器の一部に配設されるとともに、
前記引出電極との間に電圧が印加され、前記引出電極に
よって出力された水素イオンビームを集束する集束手段
５とから成るものである。
図１および図２に示すように真空状態に維持された真空
容器１と、前記真空容器１の一部に突出させて配設され
た水素を吸蔵させたパラジウムより成り、水素イオンを
突出端に移動させる電極棒２と、前記真空容器１内にお
いて、前記突出させて配設された電極棒２に近接して配
設され、前記電極棒２から水素イオンを引出して水素イ
オンビームを出力する引出電極３と、前記引出電極３の
下流に配設され、前記引出電極によって出力されたイオ
ンビームを磁気的にガイドして中性原子を除去する磁気
ガイド４、前記真空容器の一部に配設されるとともに、
前記引出電極との間に電圧が印加され、前記引出電極に
よって出力された水素イオンビームを集束する集束手段
５とから成るものである。
【００２６】前記真空容器１は、図１に示すように中空
円筒体１０より成り、図中右端に配設した真空ポンプ１
１によって吸引され真空状態に維持されている。
円筒体１０より成り、図中右端に配設した真空ポンプ１
１によって吸引され真空状態に維持されている。
【００２７】前記電極棒２は、図１に示すように水素の
損失防止のために側面に銅メッキが施されたパラジウム
の中実円筒の電極棒２０によって構成され、前記真空容
器１の左端において軸方向右方に突出させて配設されて
おり、パラジウムの電極棒２０の左端には連続長時間使
用する場合には電解セルより成る水素吸蔵システム２１
が配設され、パラジウムの電極棒２０に逐次水素を吸蔵
させてＨ／Ｐｄ＞０．８程度の高吸蔵水素状態に維持し
て、常に安定且つ一定の水素イオンビームを発生し得る
構成より成る。
損失防止のために側面に銅メッキが施されたパラジウム
の中実円筒の電極棒２０によって構成され、前記真空容
器１の左端において軸方向右方に突出させて配設されて
おり、パラジウムの電極棒２０の左端には連続長時間使
用する場合には電解セルより成る水素吸蔵システム２１
が配設され、パラジウムの電極棒２０に逐次水素を吸蔵
させてＨ／Ｐｄ＞０．８程度の高吸蔵水素状態に維持し
て、常に安定且つ一定の水素イオンビームを発生し得る
構成より成る。
【００２８】また前記電極棒２は、図１および図２に示
すように後述する前記引出電極との間に電荷が印加され
ているので、電子と逆方向の右端である突出端に向かっ
て前記電極棒２０内を水素イオンが移動して、突出端に
おいて高濃度の水素イオン領域が形成されている。
すように後述する前記引出電極との間に電荷が印加され
ているので、電子と逆方向の右端である突出端に向かっ
て前記電極棒２０内を水素イオンが移動して、突出端に
おいて高濃度の水素イオン領域が形成されている。
【００２９】前記引出電極３は、前記電極棒２より水素
イオンを引き出すとともに、水素イオンビームを集束さ
せるリング状の静電レンズ３０によって構成され、前記
真空容器１内において前記電極棒２に近接させて同軸的
に配設され、接地した前記電極棒２との間にマイナス１
０Ｋｖが印加され、前記電極棒２から水素イオンを引き
出して水素イオンビームを集束して出力し得る構成より
成る。
イオンを引き出すとともに、水素イオンビームを集束さ
せるリング状の静電レンズ３０によって構成され、前記
真空容器１内において前記電極棒２に近接させて同軸的
に配設され、接地した前記電極棒２との間にマイナス１
０Ｋｖが印加され、前記電極棒２から水素イオンを引き
出して水素イオンビームを集束して出力し得る構成より
成る。
【００３０】前記磁気ガイド４は、図１に示すように前
記電極棒２の突出端に対向する開口４１を有する曲げら
れた縦断面ノの字状のダクト部材４０によって構成さ
れ、前記静電レンズ３０によって引き出された水素イオ
ンビームを磁力線によるチャンネルによって集束して後
述する前記ターゲットに磁気的にガイドして、前記電極
棒２のパラジウムから同時に発生する中性の水素原子
（分子）を分離し得る構成より成るものである。
記電極棒２の突出端に対向する開口４１を有する曲げら
れた縦断面ノの字状のダクト部材４０によって構成さ
れ、前記静電レンズ３０によって引き出された水素イオ
ンビームを磁力線によるチャンネルによって集束して後
述する前記ターゲットに磁気的にガイドして、前記電極
棒２のパラジウムから同時に発生する中性の水素原子
（分子）を分離し得る構成より成るものである。
【００３１】前記集束手段５が、図１に示すように前記
真空容器１の右端に近い前記磁気ガイド４のダクト部材
４０の出口開口４２に対向する側壁に配設され、前記引
出電極３を構成する静電レンズ３０との間に電圧が印加
されたターゲット５０によって構成され、前記磁気ガイ
ド４によって磁気的にガイドされた前記水素イオンビー
ムを集束して取り出し得る構成より成る。
真空容器１の右端に近い前記磁気ガイド４のダクト部材
４０の出口開口４２に対向する側壁に配設され、前記引
出電極３を構成する静電レンズ３０との間に電圧が印加
されたターゲット５０によって構成され、前記磁気ガイ
ド４によって磁気的にガイドされた前記水素イオンビー
ムを集束して取り出し得る構成より成る。
【００３２】上記構成より成る本実施例の水素イオンビ
ーム発生装置は、前記真空容器１の左端に配設された前
記パラジウムの電極棒２０が、電解セルより成る水素吸
蔵システム２１により逐次水素を吸蔵させてＨ／Ｐｄ＞
０．８程度の高吸蔵水素状態に維持されている。
ーム発生装置は、前記真空容器１の左端に配設された前
記パラジウムの電極棒２０が、電解セルより成る水素吸
蔵システム２１により逐次水素を吸蔵させてＨ／Ｐｄ＞
０．８程度の高吸蔵水素状態に維持されている。
【００３３】しかも、前記電極棒２に電荷が作用してい
るので図１中の右端である突出端に向かって前記電極棒
２０内を水素イオンが移動して高濃度の水素イオン領域
が形成されているので、前記静電レンズ３０が前記パラ
ジウムの電極棒２０の前記突出端から前記高濃度の水素
イオンを引き出して水素イオンビームを集束して出力す
る。
るので図１中の右端である突出端に向かって前記電極棒
２０内を水素イオンが移動して高濃度の水素イオン領域
が形成されているので、前記静電レンズ３０が前記パラ
ジウムの電極棒２０の前記突出端から前記高濃度の水素
イオンを引き出して水素イオンビームを集束して出力す
る。
【００３４】さらに前記電極棒２の突出端に対向する開
口４１を有する前記磁気ガイド４が、前記静電レンズ３
０によって引き出され出力された水素イオンビームを磁
力線によるチャンネルによって集束して前記ターゲット
に磁気的にガイドし、前記ターゲット５０が、前記磁気
ガイド４によって磁気的にガイドされた前記水素イオン
ビームを集束して前記真空容器１より取り出すものであ
る。
口４１を有する前記磁気ガイド４が、前記静電レンズ３
０によって引き出され出力された水素イオンビームを磁
力線によるチャンネルによって集束して前記ターゲット
に磁気的にガイドし、前記ターゲット５０が、前記磁気
ガイド４によって磁気的にガイドされた前記水素イオン
ビームを集束して前記真空容器１より取り出すものであ
る。
【００３５】上記作用を奏する本実施例の水素イオンビ
ーム発生装置は、前記真空容器１内に配設された前記電
極棒２に近接して配設された前記引出電極３が、水素吸
蔵能力の高い水素吸蔵材料としてのパラジウムより成る
前記電極棒２から水素イオンを引き出すものであるた
め、装置全体として例えば長さ１０ｃｍ、直径１ｃｍで
あり、上記従来装置に対して約１０分の１以下の小型に
することが出来、構造がシンプルであり、ビーム径が小
さく、安価であり、取扱が容易であり、使用場所の制約
が無く、小電力タイプであり、かつフレキシブルである
という効果を奏する。
ーム発生装置は、前記真空容器１内に配設された前記電
極棒２に近接して配設された前記引出電極３が、水素吸
蔵能力の高い水素吸蔵材料としてのパラジウムより成る
前記電極棒２から水素イオンを引き出すものであるた
め、装置全体として例えば長さ１０ｃｍ、直径１ｃｍで
あり、上記従来装置に対して約１０分の１以下の小型に
することが出来、構造がシンプルであり、ビーム径が小
さく、安価であり、取扱が容易であり、使用場所の制約
が無く、小電力タイプであり、かつフレキシブルである
という効果を奏する。
【００３６】したがって、本実施例の水素イオンビーム
発生装置は、高性能イオン顕微鏡のためのイオンビーム
源とすることが可能であるとともに、重水素を用いた場
合には熱核融合プラズマの加熱のための大容量、高効率
イオンビーム源として用いることが出来るという効果を
奏するとともに、エッチング装置および切断機のような
イオンビーム加工装置、印刷装置、イオンビームを患部
に照射する治療装置その他としても利用することができ
るという効果を奏する。
発生装置は、高性能イオン顕微鏡のためのイオンビーム
源とすることが可能であるとともに、重水素を用いた場
合には熱核融合プラズマの加熱のための大容量、高効率
イオンビーム源として用いることが出来るという効果を
奏するとともに、エッチング装置および切断機のような
イオンビーム加工装置、印刷装置、イオンビームを患部
に照射する治療装置その他としても利用することができ
るという効果を奏する。
【００３７】また本実施例の水素イオンビーム発生装置
は、前記磁気ガイド４が、前記引出電極３によって引き
出されたイオンビームを磁気的にガイドして一層効率良
く水素イオンを取り出すことが出来、且つ中性の水素原
子を除去することが出来るという効果を奏する。
は、前記磁気ガイド４が、前記引出電極３によって引き
出されたイオンビームを磁気的にガイドして一層効率良
く水素イオンを取り出すことが出来、且つ中性の水素原
子を除去することが出来るという効果を奏する。
【００３８】さらに本実施例の水素イオンビーム発生装
置は、前記集束手段５を構成する前記ターゲット５０
が、前記磁気ガイド４によって磁気的にガイドされた水
素イオンビームを集束して取り出すので、効率良く水素
イオンを取り出すことが出来るという効果を奏する。
置は、前記集束手段５を構成する前記ターゲット５０
が、前記磁気ガイド４によって磁気的にガイドされた水
素イオンビームを集束して取り出すので、効率良く水素
イオンを取り出すことが出来るという効果を奏する。
【００３９】また本実施例の水素イオンビーム発生装置
は、前記電極棒２がパラジウムによって構成されている
ので形状の自由度が高いため、例えばパラジウム片を用
いるとシート状のイオンビームになり、またパラジウム
棒を複数本用いると大口径の円状のイオンビームとな
り、イオンビームの形状を任意且つ容易に設定および変
更することが出来るという効果を奏する。
は、前記電極棒２がパラジウムによって構成されている
ので形状の自由度が高いため、例えばパラジウム片を用
いるとシート状のイオンビームになり、またパラジウム
棒を複数本用いると大口径の円状のイオンビームとな
り、イオンビームの形状を任意且つ容易に設定および変
更することが出来るという効果を奏する。
【００４０】さらに本実施例の水素イオンビーム発生装
置は、前記引出電極３として前記静電レンズ３０を用い
ているのでイオンビームを集束するとともに、曲げられ
たダクト状の磁気ガイド４が前記静電レンズ３０によっ
て集束されたイオンビームを前記ターゲット５０に滑ら
かにガイドするので、図３に示す本実施例装置における
引き出し電圧およびイオンビーム電流の関係からも明ら
かなように、前記引出電極３の引き出し電圧に応じたイ
オンビームを取り出すことが出来、最も効率良く水素イ
オンビームを取り出すことが出来るという効果を奏す
る。
置は、前記引出電極３として前記静電レンズ３０を用い
ているのでイオンビームを集束するとともに、曲げられ
たダクト状の磁気ガイド４が前記静電レンズ３０によっ
て集束されたイオンビームを前記ターゲット５０に滑ら
かにガイドするので、図３に示す本実施例装置における
引き出し電圧およびイオンビーム電流の関係からも明ら
かなように、前記引出電極３の引き出し電圧に応じたイ
オンビームを取り出すことが出来、最も効率良く水素イ
オンビームを取り出すことが出来るという効果を奏す
る。
【００４１】また本実施例の水素イオンビーム発生装置
は、前記真空容器１の左端に配設された前記パラジウム
の電極棒２０が、電解セルより成る水素吸蔵システム２
１により逐次水素を吸蔵させてＨ／Ｐｄ＞０．８程度の
高吸蔵水素状態に維持されているので、連続長時間に亘
る水素イオンビームの出力を可能にするという効果を奏
する。
は、前記真空容器１の左端に配設された前記パラジウム
の電極棒２０が、電解セルより成る水素吸蔵システム２
１により逐次水素を吸蔵させてＨ／Ｐｄ＞０．８程度の
高吸蔵水素状態に維持されているので、連続長時間に亘
る水素イオンビームの出力を可能にするという効果を奏
する。
【００４２】上述の実施例は、説明のために例示したも
ので、本発明としてはそれらに限定されるものでは無
く、特許請求の範囲、発明の詳細な説明および図面の記
載から当業者が認識することができる本発明の技術的思
想に反しない限り、変更および付加が可能である。
ので、本発明としてはそれらに限定されるものでは無
く、特許請求の範囲、発明の詳細な説明および図面の記
載から当業者が認識することができる本発明の技術的思
想に反しない限り、変更および付加が可能である。
【００４３】上述の実施例において、一例として前記集
束手段として水素イオンビームの取り出し効率を高める
観点よりターゲットを用いた例について述べたが、本発
明としてはそれに限定するものでは無く、前記真空容器
の側壁に外部への取り出し口を形成する態様も採用可能
である。
束手段として水素イオンビームの取り出し効率を高める
観点よりターゲットを用いた例について述べたが、本発
明としてはそれに限定するものでは無く、前記真空容器
の側壁に外部への取り出し口を形成する態様も採用可能
である。
【００４４】上述の実施例において、一例として連続長
時間に亘る水素イオンビームの出力を可能にするために
電解セルより成る水素吸蔵システム２１により逐次水素
を吸蔵させてＨ／Ｐｄ＞０．８程度の高吸蔵水素状態に
維持することについてのべたが、本発明としてはそれに
限定するものでは無く、小出力で短時間の使用の繰り返
しの場合とか、イオンビーム源としてさらに小型化が要
求される場合等は、水素吸蔵システムを省略してパラジ
ウムの電極棒と引出電極だけで構成すれば初期の頃のレ
コード針のような０．１ｃｃ位の容積のバラジウムの電
極棒でも１ｍＡ出力で約３か月位は使用出来、微小スペ
ースおよびスペースの制約の有る場所での使用を可能に
して、水素イオンビームの出力レベルが低下したら電極
棒を新しいものに交換するような態様も用途によっては
採用することが出来る。
時間に亘る水素イオンビームの出力を可能にするために
電解セルより成る水素吸蔵システム２１により逐次水素
を吸蔵させてＨ／Ｐｄ＞０．８程度の高吸蔵水素状態に
維持することについてのべたが、本発明としてはそれに
限定するものでは無く、小出力で短時間の使用の繰り返
しの場合とか、イオンビーム源としてさらに小型化が要
求される場合等は、水素吸蔵システムを省略してパラジ
ウムの電極棒と引出電極だけで構成すれば初期の頃のレ
コード針のような０．１ｃｃ位の容積のバラジウムの電
極棒でも１ｍＡ出力で約３か月位は使用出来、微小スペ
ースおよびスペースの制約の有る場所での使用を可能に
して、水素イオンビームの出力レベルが低下したら電極
棒を新しいものに交換するような態様も用途によっては
採用することが出来る。
【００４５】上述の実施例において、一例として前記電
極棒の水素吸蔵材料としてパラジウム棒を用いた例につ
いて述べたが、本発明としてはそれに限定するものでは
無く、その他の必要量の水素を吸蔵し得るＦｅ−Ｎｉ合
金、バナジウム、Ｃａ、Ｌａ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｕ、Ｋ、Ｔ
ｉ、Ｍｇ、Ｍｇ2 Ｎｉ、Ｍｏ2 Ｃｕ、ＴｉＣｏ、ＺｒＭ
ｎ2 、ＴｉＣｏ0.3 Ｍｎ0.3 、ＴｉＣｏ0.3 Ｆｅ0.3 、
Ｔｉ0.2 Ｖ0.3 、ＬａＣｏ3 、ＣｏＮｉ3 、ＭｍＣ
ｏ3 、ＭｍＮｉ4.5 Ｍｎ0.5 、ＭｍＮｉ4.5 Ａｌ0.3 、
ＭｍＮｉ2.3 Ｃｏ2.3 、ＦｅＴｉ、ＴｉＭｎ1.5 、Ｍｍ
Ｎｉ6 、Ｍ１Ｈ2 、ＴｉＨ2 、ＶＨ2 、ＺｒＨ2 、Ｌａ
Ｈ3 、ＬａＮｉ5 Ｈ6 、ＦｅＴｉＨ1.95、Ｍｇ2 ＮｉＨ
4 およびその他の水素吸蔵金属、水素吸蔵合金およびそ
の他の非金属材料を採用することも可能であり、吸蔵水
素状態も上述した０．８に限らず、０．２、０．３、
０．４、０．５、０．６、０．９その他の状態も採用可
能であり、形状も上記実施例において説明した棒および
針以外に必要に応じてワイヤ、円筒体、立方体、直方
体、多角柱体その他の所定の形状および矩形断面、円断
面、多角断面その他の断面形状のものを採用することが
可能である。
極棒の水素吸蔵材料としてパラジウム棒を用いた例につ
いて述べたが、本発明としてはそれに限定するものでは
無く、その他の必要量の水素を吸蔵し得るＦｅ−Ｎｉ合
金、バナジウム、Ｃａ、Ｌａ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｕ、Ｋ、Ｔ
ｉ、Ｍｇ、Ｍｇ2 Ｎｉ、Ｍｏ2 Ｃｕ、ＴｉＣｏ、ＺｒＭ
ｎ2 、ＴｉＣｏ0.3 Ｍｎ0.3 、ＴｉＣｏ0.3 Ｆｅ0.3 、
Ｔｉ0.2 Ｖ0.3 、ＬａＣｏ3 、ＣｏＮｉ3 、ＭｍＣ
ｏ3 、ＭｍＮｉ4.5 Ｍｎ0.5 、ＭｍＮｉ4.5 Ａｌ0.3 、
ＭｍＮｉ2.3 Ｃｏ2.3 、ＦｅＴｉ、ＴｉＭｎ1.5 、Ｍｍ
Ｎｉ6 、Ｍ１Ｈ2 、ＴｉＨ2 、ＶＨ2 、ＺｒＨ2 、Ｌａ
Ｈ3 、ＬａＮｉ5 Ｈ6 、ＦｅＴｉＨ1.95、Ｍｇ2 ＮｉＨ
4 およびその他の水素吸蔵金属、水素吸蔵合金およびそ
の他の非金属材料を採用することも可能であり、吸蔵水
素状態も上述した０．８に限らず、０．２、０．３、
０．４、０．５、０．６、０．９その他の状態も採用可
能であり、形状も上記実施例において説明した棒および
針以外に必要に応じてワイヤ、円筒体、立方体、直方
体、多角柱体その他の所定の形状および矩形断面、円断
面、多角断面その他の断面形状のものを採用することが
可能である。
【図１】本発明の実施例装置を示すブロック図である。
【図２】本実施例装置の電極棒と引出電極の動作原理を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図３】第１実施例の引き出し電圧およびイオンビーム
電流の関係を示す線図である。
電流の関係を示す線図である。
【図４】従来装置を示す断面図である。
【符号の説明】 １ 真空容器 ２ 電極棒 ３ 引出電極 ４ 磁気ガイド ５ 集束束段 ２０ パラジウム電極棒 ２１ 水素吸蔵システム ３０ 静電レンズ ４０ ダクト部材 ４１ 開口 ４２ 出口開口 ５０ ターゲット
Claims (6)
- 【請求項１】 真空状態に維持された真空容器と、 前記真空容器の一部に突出させて配設された水素吸蔵材
料より成る電極棒と、 前記真空容器内において、前記突出させて配設された電
極棒に近接して配設され、前記電極棒から水素イオンを
引出し、水素イオンビームを出力する引出電極とから成
ることを特徴とする水素イオンビーム発生装置。 - 【請求項２】 請求項１に対して、 前記真空容器の一部に配設されるとともに、前記引出電
極との間に電圧が印加され、前記引出電極によって引き
出され出力される水素イオンビームを集束する集束手段
を付加したことをことを特徴とする水素イオンビーム発
生装置。 - 【請求項３】 請求項２に対して、 前記集束手段の上流に配設され、前記引出電極によって
引き出され出力された水素イオンビームを磁気的にガイ
ドして中性原子を除去する磁気ガイドを付加したことを
特徴とする水素イオンビーム発生装置。 - 【請求項４】 請求項１に対して、 前記電極棒を構成する水素吸蔵材料に対して水素を補充
して前記電極棒を水素吸蔵状態に維持する水素吸蔵装置
を付加したことを特徴とする水素イオンビーム発生装
置。 - 【請求項５】 請求項３において、 前記引出電極が、引き出され出力された水素イオンビー
ムを集束する静電レンズによって構成されているととも
に、 前記電極棒が、側面に銅メッキが施されたパラジウムに
よって構成されていることを特徴とする水素イオンビー
ム発生装置。 - 【請求項６】 請求項５において、 前記磁気ガイドが、曲げられたダクト状の部材によって
構成され、 前記集束手段が、前記引出電極を構成する静電レンズと
の間に電圧が印加されたターゲットによって構成され、 前記引出電極によって引き出され出力された水素イオン
ビームを集束して前記ターゲットに磁気的にガイドし得
る構成より成ることを特徴とする水素イオンビーム発生
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6045269A JPH07230783A (ja) | 1994-02-17 | 1994-02-17 | 水素イオンビーム発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6045269A JPH07230783A (ja) | 1994-02-17 | 1994-02-17 | 水素イオンビーム発生装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07230783A true JPH07230783A (ja) | 1995-08-29 |
Family
ID=12714596
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6045269A Pending JPH07230783A (ja) | 1994-02-17 | 1994-02-17 | 水素イオンビーム発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07230783A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009517846A (ja) * | 2005-12-02 | 2009-04-30 | アリス コーポレーション | イオン源、システム及び方法 |
| US9012867B2 (en) | 2003-10-16 | 2015-04-21 | Carl Zeiss Microscopy, Llc | Ion sources, systems and methods |
| US9159527B2 (en) | 2003-10-16 | 2015-10-13 | Carl Zeiss Microscopy, Llc | Systems and methods for a gas field ionization source |
-
1994
- 1994-02-17 JP JP6045269A patent/JPH07230783A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9012867B2 (en) | 2003-10-16 | 2015-04-21 | Carl Zeiss Microscopy, Llc | Ion sources, systems and methods |
| US9159527B2 (en) | 2003-10-16 | 2015-10-13 | Carl Zeiss Microscopy, Llc | Systems and methods for a gas field ionization source |
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