JPH0731995B2 - 負電荷発生装置 - Google Patents
負電荷発生装置Info
- Publication number
- JPH0731995B2 JPH0731995B2 JP62326850A JP32685087A JPH0731995B2 JP H0731995 B2 JPH0731995 B2 JP H0731995B2 JP 62326850 A JP62326850 A JP 62326850A JP 32685087 A JP32685087 A JP 32685087A JP H0731995 B2 JPH0731995 B2 JP H0731995B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cathode
- negative charge
- anode
- arc
- grid
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、アーク放電を利用して負電荷を発生させる
負電荷発生装置に関するものである。
負電荷発生装置に関するものである。
第４図は例えば「応用物理論文誌,61巻,No.11,5000−50
11頁,1987年６月１日発行（J. Appl. Phys., Vol.61,N
o.11,pp5000−5011,1June1987）」に示された従来の負
電荷発生装置の構成図であり、内部にセシウムの入つた
セシウムリザーバ(1)を中心にして左右対称位置には第
１および第２のホロー陰極(2)，(3)が設けられている。
真空容器（図示せず）内のこの第１のホロー陰極(2)と
第２のホロー陰極(3)との間には全体形状がＵの字形状
をしたコイル(4)が設けられている。コイル(4)の中央部
にはセシウムリザーバ(1)と連通しており電荷交換を行
なうためのコンバータ(5)が設けられている。この円板
状をしたコンバータ(5)には対面して円板状の陽極(6)が
設けられている。この陽極(6)はその中央部の孔（6a）
から負電荷検知器(7)の内部と通じるようになつてい
る。また、第１のホロー陰極(2)に対向しており先端部
がコイル(4)内に臨んでイグニツシヨン電極(8)が設けら
れている。
11頁,1987年６月１日発行（J. Appl. Phys., Vol.61,N
o.11,pp5000−5011,1June1987）」に示された従来の負
電荷発生装置の構成図であり、内部にセシウムの入つた
セシウムリザーバ(1)を中心にして左右対称位置には第
１および第２のホロー陰極(2)，(3)が設けられている。
真空容器（図示せず）内のこの第１のホロー陰極(2)と
第２のホロー陰極(3)との間には全体形状がＵの字形状
をしたコイル(4)が設けられている。コイル(4)の中央部
にはセシウムリザーバ(1)と連通しており電荷交換を行
なうためのコンバータ(5)が設けられている。この円板
状をしたコンバータ(5)には対面して円板状の陽極(6)が
設けられている。この陽極(6)はその中央部の孔（6a）
から負電荷検知器(7)の内部と通じるようになつてい
る。また、第１のホロー陰極(2)に対向しており先端部
がコイル(4)内に臨んでイグニツシヨン電極(8)が設けら
れている。
次に、上記構成の動作について説明する。まず、第１の
ホロー陰極(2)と点線で示したイグニツシヨン電極(8)と
の間に発生した放電は、実線で示した位置までイグニツ
シヨン電極(8)を引き下げられることにより引き伸ばさ
れる結果、第１のホロー陰極(2)と陽極(6)との間にはア
ーク放電が発生する。また、第２のホロー陰極(3)と陽
極(6)との間にもアーク放電が発生し、第１のホロー陰
極(2)と第２のホロー陰極(3)との間にはＵ字形をしてア
ーク放電が形成される。
ホロー陰極(2)と点線で示したイグニツシヨン電極(8)と
の間に発生した放電は、実線で示した位置までイグニツ
シヨン電極(8)を引き下げられることにより引き伸ばさ
れる結果、第１のホロー陰極(2)と陽極(6)との間にはア
ーク放電が発生する。また、第２のホロー陰極(3)と陽
極(6)との間にもアーク放電が発生し、第１のホロー陰
極(2)と第２のホロー陰極(3)との間にはＵ字形をしてア
ーク放電が形成される。
この後、セシウムリザーバ(1)を加熱することによりセ
シウムリザーバ(1)内のセシウムは蒸発し、そのセシウ
ム蒸気はコンバータ(5)に形成された孔（図示せず）か
ら放出され、コンバータ(5)の表面はセシウム蒸気で覆
われる。そして、負にバイアスされたコンバータ(5)に
水素陽イオンが衝突し、またコンバータ(5)の表面に吸
着されていた水素原子に水素陽イオンやセシウム陽イオ
ンが衝突する際、水素陽イオンや水素原子はコンバータ
(5)の表面でセシウム蒸気と電荷交換を行なつて水素陰
イオンとなる。この水素陰イオンは陽極(6)の孔（6a）
を通して負電荷検知器(7)に導かれ、そこで検知され
る。
シウムリザーバ(1)内のセシウムは蒸発し、そのセシウ
ム蒸気はコンバータ(5)に形成された孔（図示せず）か
ら放出され、コンバータ(5)の表面はセシウム蒸気で覆
われる。そして、負にバイアスされたコンバータ(5)に
水素陽イオンが衝突し、またコンバータ(5)の表面に吸
着されていた水素原子に水素陽イオンやセシウム陽イオ
ンが衝突する際、水素陽イオンや水素原子はコンバータ
(5)の表面でセシウム蒸気と電荷交換を行なつて水素陰
イオンとなる。この水素陰イオンは陽極(6)の孔（6a）
を通して負電荷検知器(7)に導かれ、そこで検知され
る。
従来の負電荷発生装置は以上のように構成されているの
で、コンバータ(5)やセシウムリザーバ(1)を備え、また
セシウムを蒸発させるためのヒータを使用しなければな
らず構造が複雑となり、また発生する負電荷は水素やア
ルゴン等の気体に限られるなどの問題点があつた。
で、コンバータ(5)やセシウムリザーバ(1)を備え、また
セシウムを蒸発させるためのヒータを使用しなければな
らず構造が複雑となり、また発生する負電荷は水素やア
ルゴン等の気体に限られるなどの問題点があつた。
この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、コンバータやセシウムリザーバが不要で簡
単な構成で負電荷を発生できるとともに、金属の負電荷
を発生できる負電荷発生装置を得ることを目的とする。
れたもので、コンバータやセシウムリザーバが不要で簡
単な構成で負電荷を発生できるとともに、金属の負電荷
を発生できる負電荷発生装置を得ることを目的とする。
この発明に係る負電荷発生装置は、真空容器内に対向し
て設けられた陰極および陽極と、この陽極および前記陰
極と接続され陽極と陰極との間に収縮アークを生じさせ
るアーク電源とを備えたものである。
て設けられた陰極および陽極と、この陽極および前記陰
極と接続され陽極と陰極との間に収縮アークを生じさせ
るアーク電源とを備えたものである。
この発明においては、陽極と陰極との間に収縮アークを
生じさせることにより、アーク空間内には陽極，陰極の
金属の負電荷が発生する。
生じさせることにより、アーク空間内には陽極，陰極の
金属の負電荷が発生する。
以下、この発明の実施例を図について説明する。第１図
および第２図はこの発明の一実施例を示すもので、箱状
の真空容器（10）には絶縁支持部（11）で支持された有
底円筒状の導電部材（12）が設けられている。導電部材
（12）の底面中央部に形成された負電荷通過孔（13）の
周縁部には銅製の陰極（149が取り付けられている。こ
の陰極（14）は絶縁支持部（11）で真空容器（10）に支
持された導電棒（15）の先端部に取り付けられた銅製の
陽極（16）と対向している。陽極（16）と陰極（14）と
のアーク空間の周囲にはトリガー電源（17）と接続され
たトリガー電極（18）が設けられている。
および第２図はこの発明の一実施例を示すもので、箱状
の真空容器（10）には絶縁支持部（11）で支持された有
底円筒状の導電部材（12）が設けられている。導電部材
（12）の底面中央部に形成された負電荷通過孔（13）の
周縁部には銅製の陰極（149が取り付けられている。こ
の陰極（14）は絶縁支持部（11）で真空容器（10）に支
持された導電棒（15）の先端部に取り付けられた銅製の
陽極（16）と対向している。陽極（16）と陰極（14）と
のアーク空間の周囲にはトリガー電源（17）と接続され
たトリガー電極（18）が設けられている。
真空容器（10）内にはアーク空間に生じた負電荷を引き
出すためのグリツド（19）が設けられている。グリツド
（19）はグリツド（19）にバイアス電圧を印加するため
のバイアス電源（20）と接続されている。真空容器（1
0）の周囲には陰極（14）とグリッド（19）との間に磁
界を生じさせ負電荷を収束させるコイル（21）が設けら
れている。真空容器（10）のグリッド（19）と対向した
側壁面には負電荷を蓄積するため凹状の蓄積部（22）が
形成されている。
出すためのグリツド（19）が設けられている。グリツド
（19）はグリツド（19）にバイアス電圧を印加するため
のバイアス電源（20）と接続されている。真空容器（1
0）の周囲には陰極（14）とグリッド（19）との間に磁
界を生じさせ負電荷を収束させるコイル（21）が設けら
れている。真空容器（10）のグリッド（19）と対向した
側壁面には負電荷を蓄積するため凹状の蓄積部（22）が
形成されている。
以下、この発明の動作について説明する。まず、トリガ
ー電源（17）を用いて陰極（14）とトリガー電源（18）
との間に放電を生じさせ、この放電により陽極（16）と
陰極（14）との間にアーク放電が生じる。そして、陰極
（14）および陽極（16）と接続されたアーク電源（23）
から供給されるアーク電流が小さいとき（一般に拡散ア
ークと呼ばれる。）は陽極（16）、陰極（14）の銅の負
電荷がアーク空間に発生しない。
ー電源（17）を用いて陰極（14）とトリガー電源（18）
との間に放電を生じさせ、この放電により陽極（16）と
陰極（14）との間にアーク放電が生じる。そして、陰極
（14）および陽極（16）と接続されたアーク電源（23）
から供給されるアーク電流が小さいとき（一般に拡散ア
ークと呼ばれる。）は陽極（16）、陰極（14）の銅の負
電荷がアーク空間に発生しない。
しかしながら、発明者等の研究により、アーク電流が十
分に大きくなり陽極（16）から放射される陽極（16）の
銅蒸気や銅陽イオンの量が陰極（14）から放射される陰
極（14）の銅蒸気や銅陰イオンの量よりも多くなる（こ
の形態のアークは一般に収縮アークと呼ばれる。）とア
ーク空間に負電荷である銅陰イオンが発生することが解
つた。
分に大きくなり陽極（16）から放射される陽極（16）の
銅蒸気や銅陽イオンの量が陰極（14）から放射される陰
極（14）の銅蒸気や銅陰イオンの量よりも多くなる（こ
の形態のアークは一般に収縮アークと呼ばれる。）とア
ーク空間に負電荷である銅陰イオンが発生することが解
つた。
例えば、陽極（16）、陰極（14）に外径20mmの銅を使用
し、陽極（16）と陰極（14）とのギヤツプ長を4mmにし
てアーク電流として10〜20KAの電流を供給することによ
り、アーク空間には負電荷である銅陰イオンが発生し
た。こうして、陽極（16）と陰極（14）との間に発生し
た負電荷は陰極（14）とグリツド（19）との間に陰極
（14）に対してグリツド（19）が正になるようにグリツ
ド（19）にバイアス電圧を印加することにより、陰極
（14）に形成された負電荷通過孔（13）を通じてアーク
空間から容易に負電荷を取り出すことができる。そし
て、取り出された負電荷はグリツド（19）を通過して蓄
積部（22）に蓄積される。
し、陽極（16）と陰極（14）とのギヤツプ長を4mmにし
てアーク電流として10〜20KAの電流を供給することによ
り、アーク空間には負電荷である銅陰イオンが発生し
た。こうして、陽極（16）と陰極（14）との間に発生し
た負電荷は陰極（14）とグリツド（19）との間に陰極
（14）に対してグリツド（19）が正になるようにグリツ
ド（19）にバイアス電圧を印加することにより、陰極
（14）に形成された負電荷通過孔（13）を通じてアーク
空間から容易に負電荷を取り出すことができる。そし
て、取り出された負電荷はグリツド（19）を通過して蓄
積部（22）に蓄積される。
なお、上記実施例では陰極（14）に負電荷を取り出すた
めの負電荷通過孔（13）を設けたものを示したが、陽極
（16）に負電荷を取り出す負電荷通過孔を設けてもよ
い。また、第３図に示すように、陰極（24）および陽極
（25）ともに負電荷を取り出す負電荷通過孔を設けず、
アーク空間がら直接負電荷を引き出すようにしてもよ
い。
めの負電荷通過孔（13）を設けたものを示したが、陽極
（16）に負電荷を取り出す負電荷通過孔を設けてもよ
い。また、第３図に示すように、陰極（24）および陽極
（25）ともに負電荷を取り出す負電荷通過孔を設けず、
アーク空間がら直接負電荷を引き出すようにしてもよ
い。
以上説明したように、この発明の負電荷発生装置は、陽
極と陰極との間に収縮アークを生じさせるという簡単な
構成により、アーク空間に金属の負電荷を発生させるこ
とができるという効果がある。
極と陰極との間に収縮アークを生じさせるという簡単な
構成により、アーク空間に金属の負電荷を発生させるこ
とができるという効果がある。
第１図はこの発明の一実施例である負電荷発生装置の構
成図、第２図は第１図の負電荷発生装置の回路図、第３
図はこの発明の他の実施例を示す構成図、第４図は従来
の負電荷発生装置の一例を示す構成図である。 （10）・・真空容器、（14），（24）・・陰極、（1
6），（25）・・陽極、（19）・・グリツド、（20）・
・バイアス電源、（23）・・アーク電源。 なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
成図、第２図は第１図の負電荷発生装置の回路図、第３
図はこの発明の他の実施例を示す構成図、第４図は従来
の負電荷発生装置の一例を示す構成図である。 （10）・・真空容器、（14），（24）・・陰極、（1
6），（25）・・陽極、（19）・・グリツド、（20）・
・バイアス電源、（23）・・アーク電源。 なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
Claims (2)
- 【請求項１】真空容器内に対向して設けられた陰極およ
び陽極と、この陽極および前記陰極と接続され陽極と陰
極との間に収縮アークを生じさせ、陽極と陰極との間の
アーク空間に陽極，陰極の金属の負電荷を生じさせるア
ーク電源とを備えたことを特徴とする負電荷発生装置。 - 【請求項２】真空容器内にアーク空間に対向してグリッ
ドが設けられ、このグリッドに接続されたバイアス電源
により、グリッドにバイアス電圧を印加させてアーク空
間の負電荷をグリッドに向けて引き出す特許請求の範囲
第１項記載の負電荷発生装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62326850A JPH0731995B2 (ja) | 1987-12-25 | 1987-12-25 | 負電荷発生装置 |
| US07/279,801 US4924102A (en) | 1987-12-25 | 1988-12-05 | Apparatus for generating negatively charged species |
| DE3843334A DE3843334C2 (de) | 1987-12-25 | 1988-12-22 | Einrichtung zur Erzeugung von negativ geladenen Ionen |
| NL8803157A NL192649C (nl) | 1987-12-25 | 1988-12-23 | Inrichting voor het genereren van negatief geladen ionen. |
| DK720388A DK720388A (da) | 1987-12-25 | 1988-12-23 | Apparat til generering af negativt ladede komponenter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62326850A JPH0731995B2 (ja) | 1987-12-25 | 1987-12-25 | 負電荷発生装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01169845A JPH01169845A (ja) | 1989-07-05 |
| JPH0731995B2 true JPH0731995B2 (ja) | 1995-04-10 |
Family
ID=18192414
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62326850A Expired - Lifetime JPH0731995B2 (ja) | 1987-12-25 | 1987-12-25 | 負電荷発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0731995B2 (ja) |
-
1987
- 1987-12-25 JP JP62326850A patent/JPH0731995B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01169845A (ja) | 1989-07-05 |
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