JPH0831359B2 - 四重極粒子加速装置、及びその運転方法 - Google Patents
四重極粒子加速装置、及びその運転方法Info
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- JPH0831359B2 JPH0831359B2 JP2038230A JP3823090A JPH0831359B2 JP H0831359 B2 JPH0831359 B2 JP H0831359B2 JP 2038230 A JP2038230 A JP 2038230A JP 3823090 A JP3823090 A JP 3823090A JP H0831359 B2 JPH0831359 B2 JP H0831359B2
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- Japan
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- quadrupole
- particle accelerator
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- potential
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は四重極粒子加速装置、及びその運転方法に係
り、特に、種々のイオンを加速するものに好適な四重極
粒子加速装置、及びその運転方法に関する。
り、特に、種々のイオンを加速するものに好適な四重極
粒子加速装置、及びその運転方法に関する。
従来の四重極粒子加速装置は、例えば特開昭60−1151
99号公報に開示されている。
99号公報に開示されている。
この従来の四重極粒子加速装置を第４図を用いて説明
する。該図に示すごとく、四重極電極１、２、３、及び
４は絶縁物６を介して加速管５から絶縁されている。ま
た、加速管５の外部にはインダクタンスＬのコイル８と
容量Ｃの可変コンデンサ７とからなる共振回路が設置さ
れている。この共振回路には、発振器11の出力が増幅器
10で増幅された後、カップリングコイル９を通して供給
される。
する。該図に示すごとく、四重極電極１、２、３、及び
４は絶縁物６を介して加速管５から絶縁されている。ま
た、加速管５の外部にはインダクタンスＬのコイル８と
容量Ｃの可変コンデンサ７とからなる共振回路が設置さ
れている。この共振回路には、発振器11の出力が増幅器
10で増幅された後、カップリングコイル９を通して供給
される。
これにより、イオン種が変わっても、それに応じて周
波数を変えてやれば、出力エネルギーを任意に決めるこ
とができるものである。
波数を変えてやれば、出力エネルギーを任意に決めるこ
とができるものである。
しかしながら、上記した従来の四重極粒子加速装置
は、４本の四重極電極１、２、３、及び４の直流電位が
アース電位に強制設置されており、その直流電位を任意
の電位に調整できるようにはなっていなかった。つま
り、上記従来技術は、種々のイオンを加速する際の実用
上の調整（イオン源の加速電圧、四重極電極の発生電圧
等）までは配慮がなされておらず、特に、イオン種を変
えた場合に、四重極粒子加速器への入射イオンビーム電
流が大幅に減少するという問題があった。
は、４本の四重極電極１、２、３、及び４の直流電位が
アース電位に強制設置されており、その直流電位を任意
の電位に調整できるようにはなっていなかった。つま
り、上記従来技術は、種々のイオンを加速する際の実用
上の調整（イオン源の加速電圧、四重極電極の発生電圧
等）までは配慮がなされておらず、特に、イオン種を変
えた場合に、四重極粒子加速器への入射イオンビーム電
流が大幅に減少するという問題があった。
本発明は上述の点に鑑みなされたもので、その目的と
するところは、種々のイオンを加速する場合であって
も、四重極粒子加速器への入射イオンビーム電流を減少
させることはなく、それぞれのイオン種ごとに常に最大
のイオンビーム電流を得ることのできる四重極粒子加速
装置、及びその運転方法を提供することにある。
するところは、種々のイオンを加速する場合であって
も、四重極粒子加速器への入射イオンビーム電流を減少
させることはなく、それぞれのイオン種ごとに常に最大
のイオンビーム電流を得ることのできる四重極粒子加速
装置、及びその運転方法を提供することにある。
本発明では上記目的を達成するために、加速管に絶縁
物を介して設けられ、互いに向き合った面が波打った構
造の四重極電極が、チョークコイルを介して接地電位に
ある直流可変電源と接続されている四重極粒子加速装
置、又は四重極電極の向き合った面を波打たせた構造の
四重極粒子加速装置を運転するに際し、前記四重極電極
の４本の電極の電位を同電位のまま任意の直流電位に調
整して、常に入射するビームの電流値を最大にできるよ
うにした四重極粒子加速装置の運転方法としたことを特
徴とする。
物を介して設けられ、互いに向き合った面が波打った構
造の四重極電極が、チョークコイルを介して接地電位に
ある直流可変電源と接続されている四重極粒子加速装
置、又は四重極電極の向き合った面を波打たせた構造の
四重極粒子加速装置を運転するに際し、前記四重極電極
の４本の電極の電位を同電位のまま任意の直流電位に調
整して、常に入射するビームの電流値を最大にできるよ
うにした四重極粒子加速装置の運転方法としたことを特
徴とする。
四重極電極を任意の直流電位に調整できるようにする
と、四重極粒子加速器に入射するイオンビームを生成し
ているイオン源の引出し電圧を自由に選択することがで
きる。それによって、種々のイオンを加速する場合に
も、それぞれのイオン源に応じた最適なイオン源引出し
電圧を設定でき、最大のイオンビーム電流を得ることが
できる。詳細を以下に述べる。
と、四重極粒子加速器に入射するイオンビームを生成し
ているイオン源の引出し電圧を自由に選択することがで
きる。それによって、種々のイオンを加速する場合に
も、それぞれのイオン源に応じた最適なイオン源引出し
電圧を設定でき、最大のイオンビーム電流を得ることが
できる。詳細を以下に述べる。
四重極粒子加速器でイオンを加速する場合、イオン種
を変えると、それに応じて四重極粒子加速器へ入射する
イオンビームのエネルギーを変える必要がある。この入
射イオンエネルギーを決定するのがイオン源の引出し電
圧である。イオンの質量数をＭ、電荷数をｅとすると、
（M/e）に比例して入射イオンエネルギーVAを調整する
必要がある。
を変えると、それに応じて四重極粒子加速器へ入射する
イオンビームのエネルギーを変える必要がある。この入
射イオンエネルギーを決定するのがイオン源の引出し電
圧である。イオンの質量数をＭ、電荷数をｅとすると、
（M/e）に比例して入射イオンエネルギーVAを調整する
必要がある。
従って、イオン種を変える度に、この比例関係を使っ
てVAを調整することになる。一方、イオン源の引出し電
圧は、引出し電流、ビーム形状などとの関係から、最大
とイオンビーム電流を得るにはイオン種ごとに最適な値
VBが存在し、一般にVAとVBは一致しない。
てVAを調整することになる。一方、イオン源の引出し電
圧は、引出し電流、ビーム形状などとの関係から、最大
とイオンビーム電流を得るにはイオン種ごとに最適な値
VBが存在し、一般にVAとVBは一致しない。
以上の背景から、常に最適なVBを設定した状態で四重
極粒子加速器の加速を行わせるには、上述のVAとVBとの
差に相当する電圧VCを四重極電極に印加すればようこと
になる。これにより、常に最大のイオンビーム電流を四
重極粒子加速器に入射することができる。
極粒子加速器の加速を行わせるには、上述のVAとVBとの
差に相当する電圧VCを四重極電極に印加すればようこと
になる。これにより、常に最大のイオンビーム電流を四
重極粒子加速器に入射することができる。
以下、本発明の一実施例を第１図に基づいて説明す
る。
る。
該図に示すごとく、四重極電極１、２、３、及び４
は、絶縁物６を介して加速管５から絶縁されている。こ
の加速管５の外部には、可変コンデンサ７と二次コイル
８とからなる共振回路が設置されている。
は、絶縁物６を介して加速管５から絶縁されている。こ
の加速管５の外部には、可変コンデンサ７と二次コイル
８とからなる共振回路が設置されている。
更に、この共振回路は、チョークコイル12を介して直
流可変電源13と接続されており、四重極電極１、２、
３、及び４全体の直流電位を任意に設定することができ
るようになっている。尚、発振器11の出力は、増幅器10
で増幅された後、一次コイル９を通して共振回路に供給
される。これにより、イオン種を変えた場合にも、それ
に応じた直流電位を設定することができる。
流可変電源13と接続されており、四重極電極１、２、
３、及び４全体の直流電位を任意に設定することができ
るようになっている。尚、発振器11の出力は、増幅器10
で増幅された後、一次コイル９を通して共振回路に供給
される。これにより、イオン種を変えた場合にも、それ
に応じた直流電位を設定することができる。
従って、常にイオン源の引出し電圧を最適に保つこと
ができ、常に最大のイオンビーム電流を得ることができ
る。この詳細を第２図により説明する。
ができ、常に最大のイオンビーム電流を得ることができ
る。この詳細を第２図により説明する。
該図に示すごとく、イオン源14で生成したイオンは、
イオン引出し系15に加速電圧VBを印加して引出される。
この加速電圧VBは、四重極粒子加速器17に入射する入射
イオンビーム19が最大となるときの電圧である。一方、
四重極電極の形状から決まる加速に必要な四重極粒子入
射イオンエネルギーをVAとすると、四重極電極には、VC
＝VB−VAの電圧を印加すればよいことになる。この方式
により、加速条件を満足させながら常に最大のイオンビ
ーム電流を加速することができ、イオン打ち込み室18に
おいて、最大の加速イオンビーム20を打ち込むことが可
能となった。
イオン引出し系15に加速電圧VBを印加して引出される。
この加速電圧VBは、四重極粒子加速器17に入射する入射
イオンビーム19が最大となるときの電圧である。一方、
四重極電極の形状から決まる加速に必要な四重極粒子入
射イオンエネルギーをVAとすると、四重極電極には、VC
＝VB−VAの電圧を印加すればよいことになる。この方式
により、加速条件を満足させながら常に最大のイオンビ
ーム電流を加速することができ、イオン打ち込み室18に
おいて、最大の加速イオンビーム20を打ち込むことが可
能となった。
尚、四重極粒子加速器17を直流電位的に設置電位から
浮かせたことにより、四重極粒子加速器17の入射側にイ
オン減速系16が生じる。このイオン減速系16は、一般に
イオンビームを発散させる作用がある。これを避けるた
め、負の電位に保った別の収束電極を挿入させること
も、イオンビーム電流を減少させない手段として有効で
あることは明らかである。
浮かせたことにより、四重極粒子加速器17の入射側にイ
オン減速系16が生じる。このイオン減速系16は、一般に
イオンビームを発散させる作用がある。これを避けるた
め、負の電位に保った別の収束電極を挿入させること
も、イオンビーム電流を減少させない手段として有効で
あることは明らかである。
本発明の別の実施例を第３図に示す。該図に示す実施
例は、可変コンデンサ７と二次コイル８とからなる共振
回路を、コンデンサ20を挿入して四重極電極１、２、
３、及び４と直流的に絶縁し、その四重極電極側にチョ
ークコイル12を介して直流可変電源13を接続したもので
ある。
例は、可変コンデンサ７と二次コイル８とからなる共振
回路を、コンデンサ20を挿入して四重極電極１、２、
３、及び４と直流的に絶縁し、その四重極電極側にチョ
ークコイル12を介して直流可変電源13を接続したもので
ある。
このようにすることにより、可変コンデンサ７、二次
コイル８を直流的に設置することができ、第１図に示し
た実施例に比べて高周波電源からの電力投入が構造的に
簡単になる。
コイル８を直流的に設置することができ、第１図に示し
た実施例に比べて高周波電源からの電力投入が構造的に
簡単になる。
以上説明した本発明の四重極粒子加速装置、及びその
運転方法によれば、イオン源を常に最適な状態で動作さ
せることが可能となるので、種々のイオンを四重極粒子
加速器で加速させる場合に、それぞれのイオン種ごとに
常に最大のイオンビーム電流が得られるという効果があ
り、従って、イオン種、エネルギーが任意に設定できる
大電流高エネルギーイオン打ち込み装置としての応用が
可能となる。
運転方法によれば、イオン源を常に最適な状態で動作さ
せることが可能となるので、種々のイオンを四重極粒子
加速器で加速させる場合に、それぞれのイオン種ごとに
常に最大のイオンビーム電流が得られるという効果があ
り、従って、イオン種、エネルギーが任意に設定できる
大電流高エネルギーイオン打ち込み装置としての応用が
可能となる。
第１図は本発明の四重極粒子加速装置の一実施例の電気
回路的構造を示す図、第２図は第１図の四重極粒子加速
装置をイオン打ち込み装置に応用した場合の電位分布
図、第３図は本発明の別の実施例を示す電気回路的構造
図、第４図は従来の四重極粒子加速装置の電気回路的構
造を示す図である。 １、２、３、４……四重極電極、５……加速管、６……
絶縁物、７……可変コンデンサ、８……二次コイル、９
……一次コイル、10……増幅器、11……発振器、12……
チョークコイル、13……直流可変電源、14……イオン
源、15……イオン引出し系、16……イオン減速系、17…
…四重極粒子加速器、18……イオン打ち込み室、19……
入射イオンビーム、20……加速イオンビーム、21……コ
ンデンサ。
回路的構造を示す図、第２図は第１図の四重極粒子加速
装置をイオン打ち込み装置に応用した場合の電位分布
図、第３図は本発明の別の実施例を示す電気回路的構造
図、第４図は従来の四重極粒子加速装置の電気回路的構
造を示す図である。 １、２、３、４……四重極電極、５……加速管、６……
絶縁物、７……可変コンデンサ、８……二次コイル、９
……一次コイル、10……増幅器、11……発振器、12……
チョークコイル、13……直流可変電源、14……イオン
源、15……イオン引出し系、16……イオン減速系、17…
…四重極粒子加速器、18……イオン打ち込み室、19……
入射イオンビーム、20……加速イオンビーム、21……コ
ンデンサ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 作道 訓之 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (56)参考文献 特開 平１−137549（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−115199（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−121656（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】加速管と、該加速管に絶縁物を介して設け
られ、互いに向き合った面が波打った構造の四重極電極
と、前記加速管の外側に設置され、少なくとも二次コイ
ルを１つ含む回路部品とを備えた四重極粒子加速装置に
おいて、 前記四重極電極は、チョークコイルを介して接地電位に
ある直流可変電源と接続されていることを特徴とする四
重極粒子加速装置。 - 【請求項２】四重極電極と向き合った面を波打たせた構
造の四重極粒子加速装置を運転するに際し、 前記四重極電極の４本の電極の電位を同電位のまま任意
の直流電位に調整して、常に入射するビームの電流値を
最大にできるようにしたことを特徴とする四重極粒子加
速装置の運転方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2038230A JPH0831359B2 (ja) | 1990-02-21 | 1990-02-21 | 四重極粒子加速装置、及びその運転方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2038230A JPH0831359B2 (ja) | 1990-02-21 | 1990-02-21 | 四重極粒子加速装置、及びその運転方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03245500A JPH03245500A (ja) | 1991-11-01 |
| JPH0831359B2 true JPH0831359B2 (ja) | 1996-03-27 |
Family
ID=12519506
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2038230A Expired - Fee Related JPH0831359B2 (ja) | 1990-02-21 | 1990-02-21 | 四重極粒子加速装置、及びその運転方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0831359B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60115199A (ja) * | 1983-11-28 | 1985-06-21 | 株式会社日立製作所 | 四重極粒子加速器 |
| JP2526941B2 (ja) * | 1987-11-24 | 1996-08-21 | 日新電機株式会社 | イオン注入装置 |
-
1990
- 1990-02-21 JP JP2038230A patent/JPH0831359B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03245500A (ja) | 1991-11-01 |
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|---|---|---|---|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
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