JPH09129151A - 負イオン源装置 - Google Patents
負イオン源装置Info
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- JPH09129151A JPH09129151A JP7287078A JP28707895A JPH09129151A JP H09129151 A JPH09129151 A JP H09129151A JP 7287078 A JP7287078 A JP 7287078A JP 28707895 A JP28707895 A JP 28707895A JP H09129151 A JPH09129151 A JP H09129151A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】磁気フィルターの機能が低下することはく多量
の負イオンを長時間安定して得ることのできる負イオン
源装置を提供する。 【解決手段】ガス導入口とマイクロ波導入口とイオン放
出口とを有する筒状の放電容器１と、この放電容器のイ
オン放出口に隣接して配置されたイオン引出電極２と、
このイオン引出電極および前記放電容器とをそれぞれ所
定の電位に設定する電圧印加手段３と、前記放電容器内
にマイクロ波を導入するマイクロ波導入手段４と、前記
放電容器の外周側に放電容器と同心円状に配置されると
ともに、内周側が開口したヨークを備えているソレノイ
ドコイル５と、前記放電容器のイオン放出口側に設けら
れ、イオンが引き出される方向に対して略垂直方向の磁
場を発生する磁極対９とを備えた負イオン源装置におい
て、前記放電容器の内壁面で、かつイオン引出電極側の
ヨーク端に対向している部分に、磁性部材７を配置し
た。
の負イオンを長時間安定して得ることのできる負イオン
源装置を提供する。 【解決手段】ガス導入口とマイクロ波導入口とイオン放
出口とを有する筒状の放電容器１と、この放電容器のイ
オン放出口に隣接して配置されたイオン引出電極２と、
このイオン引出電極および前記放電容器とをそれぞれ所
定の電位に設定する電圧印加手段３と、前記放電容器内
にマイクロ波を導入するマイクロ波導入手段４と、前記
放電容器の外周側に放電容器と同心円状に配置されると
ともに、内周側が開口したヨークを備えているソレノイ
ドコイル５と、前記放電容器のイオン放出口側に設けら
れ、イオンが引き出される方向に対して略垂直方向の磁
場を発生する磁極対９とを備えた負イオン源装置におい
て、前記放電容器の内壁面で、かつイオン引出電極側の
ヨーク端に対向している部分に、磁性部材７を配置し
た。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は負イオン源装置に係
り、特にイオン注入装置等に用いられるものに好適な負
イオン源装置に関する。
り、特にイオン注入装置等に用いられるものに好適な負
イオン源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種イオン源を使用したイオン注入時
における試料の帯電緩和に有効な方策として、たとえば
「第４回粒子線の先端的応用技術に関するシンポジウ
ム」(１９９３年、東京)の論文集"Proceedings of the
Fourth Symposium on Beam Engineering of Advanced M
aterial Syntheses"（１９９３年１１月２４日発行）の
７５から７８頁に記載されているように、正イオンのか
わりに負イオンを注入するという技術がある。この技術
に使用される負イオン源装置の構成は一般に次のように
形成されている。
における試料の帯電緩和に有効な方策として、たとえば
「第４回粒子線の先端的応用技術に関するシンポジウ
ム」(１９９３年、東京)の論文集"Proceedings of the
Fourth Symposium on Beam Engineering of Advanced M
aterial Syntheses"（１９９３年１１月２４日発行）の
７５から７８頁に記載されているように、正イオンのか
わりに負イオンを注入するという技術がある。この技術
に使用される負イオン源装置の構成は一般に次のように
形成されている。
【０００３】すなわち、ガス導入口とイオン放出口とを
有する放電容器と、前記イオン放出口に隣接して配置さ
れたイオン引出電極と、該イオン引出電極と前記放電容
器とをそれぞれ所定の電位に設定する電圧印加手段と、
前記放電容器の壁面に近接して配置されプラズマ閉じ込
め磁場を形成する永久磁石と、前記放電容器内に配置さ
れたフィラメントと、該フィラメントと前記放電容器と
の間にアーク放電を発生させるアーク放電発生手段と、
前記イオン引出電極によってイオンが引き出される方向
に対して略垂直方向の磁場を前記放電容器内に発生させ
る磁極対とを具備するように形成されている。
有する放電容器と、前記イオン放出口に隣接して配置さ
れたイオン引出電極と、該イオン引出電極と前記放電容
器とをそれぞれ所定の電位に設定する電圧印加手段と、
前記放電容器の壁面に近接して配置されプラズマ閉じ込
め磁場を形成する永久磁石と、前記放電容器内に配置さ
れたフィラメントと、該フィラメントと前記放電容器と
の間にアーク放電を発生させるアーク放電発生手段と、
前記イオン引出電極によってイオンが引き出される方向
に対して略垂直方向の磁場を前記放電容器内に発生させ
る磁極対とを具備するように形成されている。
【０００４】このような構成において、アーク放電によ
りプラズマが生成し、前記磁極対の磁場とイオン放出口
とで囲まれる領域に形成される低電子温度領域で負イオ
ンの生成が行なわれ、前記イオン引出電極を通して負イ
オンが引き出される。なお、上記磁極対により形成され
るイオン引出方向に略垂直な磁場は、一般には磁気フィ
ルターと呼ばれている。
りプラズマが生成し、前記磁極対の磁場とイオン放出口
とで囲まれる領域に形成される低電子温度領域で負イオ
ンの生成が行なわれ、前記イオン引出電極を通して負イ
オンが引き出される。なお、上記磁極対により形成され
るイオン引出方向に略垂直な磁場は、一般には磁気フィ
ルターと呼ばれている。
【０００５】また、上記負イオン生成の機構について
は、たとえば「第１１回イオン工学シンポジウム『イオ
ン源とイオンを基礎とした応用技術』」（１９８７年、
東京）の論文集“Proceedings of the Eleventh Sympos
ium on Ion Sources and Ion-Assisted Technology”の
２６７から２７６頁にも記載されている。
は、たとえば「第１１回イオン工学シンポジウム『イオ
ン源とイオンを基礎とした応用技術』」（１９８７年、
東京）の論文集“Proceedings of the Eleventh Sympos
ium on Ion Sources and Ion-Assisted Technology”の
２６７から２７６頁にも記載されている。
【０００６】さらに上記構成以外にも、たとえば特開昭
６３−２４８０３７号公報に記載されているように、上
記構成の放電容器のかわりに、ガス導入口とマイクロ波
導入口とイオン放出口とを有する放電容器を具備すると
ともに、上記従来の負イオン源装置の構成に加えて、前
記放電容器内にマイクロ波を導入するマイクロ波導入手
段と、前記放電容器の周囲に配置されたソレノイドコイ
ルと、前記マイクロ波導入口と磁極対とで囲まれる前記
放電容器内の領域に配置された網状部材とを具備する構
成が提案されている。
６３−２４８０３７号公報に記載されているように、上
記構成の放電容器のかわりに、ガス導入口とマイクロ波
導入口とイオン放出口とを有する放電容器を具備すると
ともに、上記従来の負イオン源装置の構成に加えて、前
記放電容器内にマイクロ波を導入するマイクロ波導入手
段と、前記放電容器の周囲に配置されたソレノイドコイ
ルと、前記マイクロ波導入口と磁極対とで囲まれる前記
放電容器内の領域に配置された網状部材とを具備する構
成が提案されている。
【０００７】この構成の負イオン源装置は、フィラメン
トと放電容器との間の上記アーク放電のかわりに、前記
ソレノイドコイルにより発生する磁場中でマイクロ波放
電を生じさせることによってプラズマを生成させるもの
であり、また本構成の負イオン源装置の前記網状部材
は、磁気フィルターとイオン放出口とによって囲まれる
領域を、前記マイクロ波導入口より入射したマイクロ波
から遮蔽し、マイクロ波による同領域の電子の加熱によ
って生ずる負イオンの解離を防止するようにしている。
トと放電容器との間の上記アーク放電のかわりに、前記
ソレノイドコイルにより発生する磁場中でマイクロ波放
電を生じさせることによってプラズマを生成させるもの
であり、また本構成の負イオン源装置の前記網状部材
は、磁気フィルターとイオン放出口とによって囲まれる
領域を、前記マイクロ波導入口より入射したマイクロ波
から遮蔽し、マイクロ波による同領域の電子の加熱によ
って生ずる負イオンの解離を防止するようにしている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】フィラメントと放電容
器との間のアーク放電によりプラズマを生成する上記従
来の負イオン源装置では、同フィラメントが損耗しやす
く、特に、化学的に活性な元素の負イオンを得る際には
同フィラメントが数時間程度で断線するため、イオン注
入装置等に用いる負イオン源装置として実用上必要な寿
命が得られないという問題点があった。
器との間のアーク放電によりプラズマを生成する上記従
来の負イオン源装置では、同フィラメントが損耗しやす
く、特に、化学的に活性な元素の負イオンを得る際には
同フィラメントが数時間程度で断線するため、イオン注
入装置等に用いる負イオン源装置として実用上必要な寿
命が得られないという問題点があった。
【０００９】また、磁場中のマイクロ波放電によりプラ
ズマを生成する上記従来の負イオン源装置では、ソレノ
イドコイルによる磁場が磁気フィルターの領域に漏洩し
て同領域の磁場を乱すため、低電子温度領域を形成する
という磁気フィルターの機能が低下し、負イオンの生成
量が少なくなるという問題点があった。
ズマを生成する上記従来の負イオン源装置では、ソレノ
イドコイルによる磁場が磁気フィルターの領域に漏洩し
て同領域の磁場を乱すため、低電子温度領域を形成する
という磁気フィルターの機能が低下し、負イオンの生成
量が少なくなるという問題点があった。
【００１０】本発明はこれに鑑みなされたもので、その
目的とするところは、磁気フィルターの機能が低下する
ことなく多量の負イオンを長時間安定して得ることので
きる負イオン源装置を提供するにある。
目的とするところは、磁気フィルターの機能が低下する
ことなく多量の負イオンを長時間安定して得ることので
きる負イオン源装置を提供するにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、ガス
導入口とマイクロ波導入口とイオン放出口とを有する筒
状の放電容器と、この放電容器のイオン放出口に隣接し
て配置されたイオン引出電極と、このイオン引出電極お
よび前記放電容器とをそれぞれ所定の電位に設定する電
圧印加手段と、前記放電容器内にマイクロ波を導入する
マイクロ波導入手段と、前記放電容器の外周側に放電容
器と同心円状に配置されるとともに、内周側が開口した
ヨークを備えているソレノイドコイルと、前記放電容器
のイオン放出口側に設けられ、イオンが引き出される方
向に対して略垂直方向の磁場を発生する磁極対とを備え
た負イオン源装置において、前記放電容器の内壁面で、
かつイオン引出電極側のヨーク端に対向している部分
に、磁性部材を配置するようにし所期の目的を達成する
ようにしたものである。
導入口とマイクロ波導入口とイオン放出口とを有する筒
状の放電容器と、この放電容器のイオン放出口に隣接し
て配置されたイオン引出電極と、このイオン引出電極お
よび前記放電容器とをそれぞれ所定の電位に設定する電
圧印加手段と、前記放電容器内にマイクロ波を導入する
マイクロ波導入手段と、前記放電容器の外周側に放電容
器と同心円状に配置されるとともに、内周側が開口した
ヨークを備えているソレノイドコイルと、前記放電容器
のイオン放出口側に設けられ、イオンが引き出される方
向に対して略垂直方向の磁場を発生する磁極対とを備え
た負イオン源装置において、前記放電容器の内壁面で、
かつイオン引出電極側のヨーク端に対向している部分
に、磁性部材を配置するようにし所期の目的を達成する
ようにしたものである。
【００１２】また本発明は、前記磁極対よりはイオン引
出方向上流側で、かつイオン放出口側近傍の放電容器内
に、放電容器と同心円状に形成された環状の磁性部材を
配置するようにしたものである。また前記磁極対よりは
イオン引出方向上流側で、かつイオン放出口側近傍の放
電容器の一部を、環状の磁性部材で形成するようにした
ものである。
出方向上流側で、かつイオン放出口側近傍の放電容器内
に、放電容器と同心円状に形成された環状の磁性部材を
配置するようにしたものである。また前記磁極対よりは
イオン引出方向上流側で、かつイオン放出口側近傍の放
電容器の一部を、環状の磁性部材で形成するようにした
ものである。
【００１３】また本発明は、前記放電容器内で、かつイ
オン放出口側に、放電容器と同心円状に環状の磁性部材
を設けるとともに、この環状の磁性部材に、その環状中
空部を覆うように導電性の網状部材を設けたものであ
る。また、この網状部材が、前記磁性部材の側壁に着脱
自在に装着されるようにしたものである。さらに、この
網状部材が、前記磁性部材のイオン引出電極側壁面に装
着されるようにしたものである。
オン放出口側に、放電容器と同心円状に環状の磁性部材
を設けるとともに、この環状の磁性部材に、その環状中
空部を覆うように導電性の網状部材を設けたものであ
る。また、この網状部材が、前記磁性部材の側壁に着脱
自在に装着されるようにしたものである。さらに、この
網状部材が、前記磁性部材のイオン引出電極側壁面に装
着されるようにしたものである。
【００１４】すなわちこのように形成された負イオン源
装置であると、マイクロ波導入口と磁極対とで囲まれる
放電容器内の領域に磁性体が配置されることにより、ヨ
ークと磁性部材とによって磁気回路が形成されるので、
ソレノイドコイルにより発生する磁場は、ヨーク内部と
磁性部材の内部とに集中分布することになり、このた
め、ソレノイドコイルにより発生する磁場のうち放電容
器の内側の磁場は、磁性部材を経由してヨークに集束
し、磁気フィルターの領域に漏洩することはなくなり、
磁極対により発生する同領域の磁場は乱れず、したがっ
て低電子温度領域を形成するという磁気フィルターの機
能は低下せず、それゆえ多量の負イオンを得ることがで
きるのである。また、安定した磁場中でマイクロ波放電
を生じさせることができプラズマを長時間安定に生成で
きるのである。
装置であると、マイクロ波導入口と磁極対とで囲まれる
放電容器内の領域に磁性体が配置されることにより、ヨ
ークと磁性部材とによって磁気回路が形成されるので、
ソレノイドコイルにより発生する磁場は、ヨーク内部と
磁性部材の内部とに集中分布することになり、このた
め、ソレノイドコイルにより発生する磁場のうち放電容
器の内側の磁場は、磁性部材を経由してヨークに集束
し、磁気フィルターの領域に漏洩することはなくなり、
磁極対により発生する同領域の磁場は乱れず、したがっ
て低電子温度領域を形成するという磁気フィルターの機
能は低下せず、それゆえ多量の負イオンを得ることがで
きるのである。また、安定した磁場中でマイクロ波放電
を生じさせることができプラズマを長時間安定に生成で
きるのである。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、図示した実施例に基づいて
本発明を詳細に説明する。図１にはその負イオン源装置
が断面して示されている。負イオン源装置は、主とし
て、放電容器１、イオン引出電極２、電圧印加手段であ
る直流定電圧電源３、マイクロ波導入手段４、ソレノイ
ドコイル５、このソレノイドコイルの周囲に配置された
ヨーク６、環状の磁性部材７、導電性の網状部材８、磁
極対である１対の永久磁石９から構成されている。
本発明を詳細に説明する。図１にはその負イオン源装置
が断面して示されている。負イオン源装置は、主とし
て、放電容器１、イオン引出電極２、電圧印加手段であ
る直流定電圧電源３、マイクロ波導入手段４、ソレノイ
ドコイル５、このソレノイドコイルの周囲に配置された
ヨーク６、環状の磁性部材７、導電性の網状部材８、磁
極対である１対の永久磁石９から構成されている。
【００１６】放電容器１は内側が円筒形状に形成され、
その一端にマイクロ波導入口１Ａ、他端にイオン放出口
１Ｂ、側面にガス導入口１Ｃを有している。また放電容
器の側面部には図２に示されているように冷却水路１２
が設けられている。磁極対である１対の永久磁石９は、
放電容器１のイオン放出口１Ｂ近傍の側面部外壁にＮ極
とＳ極とが対向させられて取り付けられており（図２参
照）、磁気フィルターを形成している。
その一端にマイクロ波導入口１Ａ、他端にイオン放出口
１Ｂ、側面にガス導入口１Ｃを有している。また放電容
器の側面部には図２に示されているように冷却水路１２
が設けられている。磁極対である１対の永久磁石９は、
放電容器１のイオン放出口１Ｂ近傍の側面部外壁にＮ極
とＳ極とが対向させられて取り付けられており（図２参
照）、磁気フィルターを形成している。
【００１７】放電容器１のイオン引出側に設けられてい
るイオン引出電極２は、中心に円孔を有する３枚の電極
２Ａ、２Ｂ、２Ｃより構成され、それぞれ放電容器１に
結合されたフランジ１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃに固定保持
されている。このフランジ１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃは、
他のフランジ１０Ｄおよび碍子１１を介して放電容器１
に接続されている。
るイオン引出電極２は、中心に円孔を有する３枚の電極
２Ａ、２Ｂ、２Ｃより構成され、それぞれ放電容器１に
結合されたフランジ１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃに固定保持
されている。このフランジ１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃは、
他のフランジ１０Ｄおよび碍子１１を介して放電容器１
に接続されている。
【００１８】また電極２Ｂには、電子が負イオンととも
に引き出されるのを抑制するため、中心の円孔をはさん
でＮ極とＳ極とを対向させた１対の永久磁石１３が埋設
されている。フランジ１０Ｂには、永久磁石１３の熱消
磁防止のため、冷却水路１４が設けられている。
に引き出されるのを抑制するため、中心の円孔をはさん
でＮ極とＳ極とを対向させた１対の永久磁石１３が埋設
されている。フランジ１０Ｂには、永久磁石１３の熱消
磁防止のため、冷却水路１４が設けられている。
【００１９】マイクロ波導入手段４は、マイクロ波発振
器４Ａ・アイソレータ４Ｂ・方向性結合器４Ｃ・チョー
クフランジ４Ｄ・矩形導波管４Ｅ・ステップ変換器４Ｆ
・マイクロ波導入窓４Ｇより構成されている。マイクロ
波発振器４Ａの発振周波数は２．４５ＧＨｚである。マ
イクロ波導入窓４Ｇには、真空封止用に１枚と熱遮蔽用
に１枚の計２枚の石英板が使用されている。ソレノイド
コイル５とその周囲に配置されたヨーク６との間隙には
樹脂が挿入され、一体型のモールド構造に形成されてい
る。
器４Ａ・アイソレータ４Ｂ・方向性結合器４Ｃ・チョー
クフランジ４Ｄ・矩形導波管４Ｅ・ステップ変換器４Ｆ
・マイクロ波導入窓４Ｇより構成されている。マイクロ
波発振器４Ａの発振周波数は２．４５ＧＨｚである。マ
イクロ波導入窓４Ｇには、真空封止用に１枚と熱遮蔽用
に１枚の計２枚の石英板が使用されている。ソレノイド
コイル５とその周囲に配置されたヨーク６との間隙には
樹脂が挿入され、一体型のモールド構造に形成されてい
る。
【００２０】このソレノイドコイル５とヨーク６とは、
レール１５上に走行可能に配置された台車１６に支持さ
れ、放電容器１と同軸に２組並置されている。環状の磁
性部材７は、磁極対である１対の永久磁石９とマイクロ
波導入口１Ａとの間の領域に設置されている。環状の磁
性部材７の材質はクロムめっきした電磁軟鉄である。
レール１５上に走行可能に配置された台車１６に支持さ
れ、放電容器１と同軸に２組並置されている。環状の磁
性部材７は、磁極対である１対の永久磁石９とマイクロ
波導入口１Ａとの間の領域に設置されている。環状の磁
性部材７の材質はクロムめっきした電磁軟鉄である。
【００２１】導電性の網状部材８は、図３および図４に
示されているようにＳＵＳ３０４の環状板８ＡにＳＵＳ
３０４のワイヤー８Ｂを張ったものであり、環状の磁性
部材７にネジ８Ｃで着脱自在に固定されている。また、
環状の磁性部材７は、側面部の無頭ボルト７Ａを放電容
器１の内壁面に押しつけることによって設置位置調整可
能に固定されている。
示されているようにＳＵＳ３０４の環状板８ＡにＳＵＳ
３０４のワイヤー８Ｂを張ったものであり、環状の磁性
部材７にネジ８Ｃで着脱自在に固定されている。また、
環状の磁性部材７は、側面部の無頭ボルト７Ａを放電容
器１の内壁面に押しつけることによって設置位置調整可
能に固定されている。
【００２２】直流定電圧電源３は、放電容器１とイオン
引出電極２とをそれぞれ所定の電位に設定するものであ
り、具体的には図１に示されているように、第一から第
三の直流定電圧電源３Ａ、３Ｂおよび３Ｃによって、そ
れぞれ放電容器１と電極２Ａの間、電極２Ａと電極２Ｂ
の間、また電極２Ｂと電極２Ｃの間に所定の電圧を印加
する。
引出電極２とをそれぞれ所定の電位に設定するものであ
り、具体的には図１に示されているように、第一から第
三の直流定電圧電源３Ａ、３Ｂおよび３Ｃによって、そ
れぞれ放電容器１と電極２Ａの間、電極２Ａと電極２Ｂ
の間、また電極２Ｂと電極２Ｃの間に所定の電圧を印加
する。
【００２３】このように形成された負イオン源装置は、
次のように作用して負イオンを生成する。すなわち、真
空排気手段（図示せず）により真空排気された放電容器
１内にガス導入口１Ｃを通して放電ガスを導入する。マ
イクロ波発振器４Ａからのマイクロ波電力を、アイソレ
ータ４Ｂ・方向性結合器４Ｃ・チョークフランジ４Ｄ・
矩形導波管４Ｅを経由して伝送し、ステップ変換器４Ｆ
で円形モードに変換した後、ソレノイドコイル５により
発生する磁場と略平行に、マイクロ波導入窓４Ｇを介し
て放電容器１内に導入する。
次のように作用して負イオンを生成する。すなわち、真
空排気手段（図示せず）により真空排気された放電容器
１内にガス導入口１Ｃを通して放電ガスを導入する。マ
イクロ波発振器４Ａからのマイクロ波電力を、アイソレ
ータ４Ｂ・方向性結合器４Ｃ・チョークフランジ４Ｄ・
矩形導波管４Ｅを経由して伝送し、ステップ変換器４Ｆ
で円形モードに変換した後、ソレノイドコイル５により
発生する磁場と略平行に、マイクロ波導入窓４Ｇを介し
て放電容器１内に導入する。
【００２４】放電容器１内では、ソレノイドコイル５に
より発生する磁場中でマイクロ波放電が生じ、プラズマ
が生成する。放電容器１の側面部外壁にＮ極とＳ極とを
対向させて取り付けた１対の永久磁石９により、図１お
よび図２に示すＸ方向（イオン引出方向に略垂直な方
向）の磁場が発生して磁気フィルターが形成され、この
磁気フィルターとイオン放出口１Ｂとの間の空間に低電
子温度プラズマの領域が生じ、同領域で負イオンが生成
される。生成した負イオンはイオン引出電極２の形成す
る電場により図１に示すＺ方向に放射される。
より発生する磁場中でマイクロ波放電が生じ、プラズマ
が生成する。放電容器１の側面部外壁にＮ極とＳ極とを
対向させて取り付けた１対の永久磁石９により、図１お
よび図２に示すＸ方向（イオン引出方向に略垂直な方
向）の磁場が発生して磁気フィルターが形成され、この
磁気フィルターとイオン放出口１Ｂとの間の空間に低電
子温度プラズマの領域が生じ、同領域で負イオンが生成
される。生成した負イオンはイオン引出電極２の形成す
る電場により図１に示すＺ方向に放射される。
【００２５】上記のように、フィラメントを使用せず磁
場中のマイクロ波放電によってプラズマを生成している
ため、長時間安定に負イオンを得ることができる。ま
た、ソレノイドコイル５の周囲にヨーク６を配置すると
ともに、磁極対であるところの１対の永久磁石９とマイ
クロ波導入口１Ａとの間の領域に環状の磁性部材７を配
置することにより、ヨーク６と環状の磁性部材７とによ
って磁気回路が形成されるので、ソレノイドコイル５に
より発生する磁場は、ヨーク６内部と環状の磁性部材７
内部とに集中分布する。
場中のマイクロ波放電によってプラズマを生成している
ため、長時間安定に負イオンを得ることができる。ま
た、ソレノイドコイル５の周囲にヨーク６を配置すると
ともに、磁極対であるところの１対の永久磁石９とマイ
クロ波導入口１Ａとの間の領域に環状の磁性部材７を配
置することにより、ヨーク６と環状の磁性部材７とによ
って磁気回路が形成されるので、ソレノイドコイル５に
より発生する磁場は、ヨーク６内部と環状の磁性部材７
内部とに集中分布する。
【００２６】そのため、図５の磁力線で示すように、ソ
レノイドコイル５により発生する磁場のうち放電容器１
の内側の磁場は、環状の磁性部材７を経由してヨーク６
に集束し、磁気フィルターの領域に漏洩しないので、同
領域の磁場は乱れず、したがって低電子温度領域を形成
するという磁気フィルターの機能は低下しない。それゆ
え多量の負イオンが得られる。
レノイドコイル５により発生する磁場のうち放電容器１
の内側の磁場は、環状の磁性部材７を経由してヨーク６
に集束し、磁気フィルターの領域に漏洩しないので、同
領域の磁場は乱れず、したがって低電子温度領域を形成
するという磁気フィルターの機能は低下しない。それゆ
え多量の負イオンが得られる。
【００２７】以上説明してきたように、この負イオン源
装置であると、磁極対である１対の永久磁石９とマイク
ロ波導入口１Ａとの間の領域に導電性の網状部材８が配
置されているので、マイクロ波導入口１Ａから入射した
マイクロ波は導電性の網状部材８で遮蔽されて導電性の
網状部材８より奥へは伝播されないため、磁気フィルタ
ーとイオン放出口１Ｂとによって囲まれる領域の電子が
マイクロ波により加熱されて負イオンが解離するという
ことはない。それゆえ多量の負イオンが得られる。
装置であると、磁極対である１対の永久磁石９とマイク
ロ波導入口１Ａとの間の領域に導電性の網状部材８が配
置されているので、マイクロ波導入口１Ａから入射した
マイクロ波は導電性の網状部材８で遮蔽されて導電性の
網状部材８より奥へは伝播されないため、磁気フィルタ
ーとイオン放出口１Ｂとによって囲まれる領域の電子が
マイクロ波により加熱されて負イオンが解離するという
ことはない。それゆえ多量の負イオンが得られる。
【００２８】また、放電容器１の側面部に冷却水路１２
が設けられているので、放電容器１のイオン放出口１Ｂ
近傍側面部外壁に取り付けてある永久磁石９は、冷却水
路を流れる冷却水によって冷却され、放電容器１の過熱
に伴う永久磁石９の熱消磁が防止される。
が設けられているので、放電容器１のイオン放出口１Ｂ
近傍側面部外壁に取り付けてある永久磁石９は、冷却水
路を流れる冷却水によって冷却され、放電容器１の過熱
に伴う永久磁石９の熱消磁が防止される。
【００２９】さらに、レール１５上に走行可能に配置さ
れた台車１６でソレノイドコイル５とヨーク６とを支持
するとともに、無頭ボルト７Ａを放電容器１の内壁面に
押しつけることによって環状の磁性部材７の位置を固定
しているため、磁気フィルター領域へのソレノイドコイ
ル５の磁場の漏洩のない最適な磁気回路が形成されるよ
うソレノイドコイル５とヨーク６ならびに環状の磁性部
材７の設置位置を調整できるので、磁気フィルターの機
能は低下せず、したがって多量の負イオンが得られる。
れた台車１６でソレノイドコイル５とヨーク６とを支持
するとともに、無頭ボルト７Ａを放電容器１の内壁面に
押しつけることによって環状の磁性部材７の位置を固定
しているため、磁気フィルター領域へのソレノイドコイ
ル５の磁場の漏洩のない最適な磁気回路が形成されるよ
うソレノイドコイル５とヨーク６ならびに環状の磁性部
材７の設置位置を調整できるので、磁気フィルターの機
能は低下せず、したがって多量の負イオンが得られる。
【００３０】また、環状の磁性部材７の位置を固定する
無頭ボルト７Ａの材質をセラミックス等の絶縁物に変更
すると、環状の磁性部材７と放電容器１とは電気的に絶
縁され、ゆえに網状部材８と放電容器１とが電気的に絶
縁される。そのため、たとえばApplied Physics Letter
s ６５巻７号の８１６ページから８１８ページに記載さ
れているように、放電容器１に対する網状部材８の電位
を電圧印加手段を使用して所定の値に設定することによ
り、磁気フィルターとイオン放出口１Ｂとの間に生ずる
低電子温度領域の電子温度を低下させ、かつ同領域の電
子密度を増大させ、したがって負イオンの生成量を増加
させることができる。
無頭ボルト７Ａの材質をセラミックス等の絶縁物に変更
すると、環状の磁性部材７と放電容器１とは電気的に絶
縁され、ゆえに網状部材８と放電容器１とが電気的に絶
縁される。そのため、たとえばApplied Physics Letter
s ６５巻７号の８１６ページから８１８ページに記載さ
れているように、放電容器１に対する網状部材８の電位
を電圧印加手段を使用して所定の値に設定することによ
り、磁気フィルターとイオン放出口１Ｂとの間に生ずる
低電子温度領域の電子温度を低下させ、かつ同領域の電
子密度を増大させ、したがって負イオンの生成量を増加
させることができる。
【００３１】なお、以上の説明では環状に形成した磁性
部材を放電容器の内部に配置する場合について説明して
きたが、磁性部材を常に環状に形成しなければならない
わけではなく、例えば磁性片を並設するようにしてもよ
いであろう。また、放電容器の内部に配置するのではな
く放電容器の一部を磁性部材で形成するようにしてもよ
いことは勿論である。
部材を放電容器の内部に配置する場合について説明して
きたが、磁性部材を常に環状に形成しなければならない
わけではなく、例えば磁性片を並設するようにしてもよ
いであろう。また、放電容器の内部に配置するのではな
く放電容器の一部を磁性部材で形成するようにしてもよ
いことは勿論である。
【００３２】
【発明の効果】以上説明した本発明によれば、放電容器
の内壁面で、かつイオン引出電極側のヨーク端に対向し
ている部分に、磁性部材が配置されていることから、ソ
レノイドコイルにより発生する磁場は、ヨーク内部と磁
性部材の内部とに集中分布することになり、このため、
ソレノイドコイルにより発生する磁場のうち放電容器の
内側の磁場は、磁性部材を経由してヨークに集束し、磁
気フィルターの領域に漏洩することはなくなり、磁極対
により発生する同領域の磁場は乱れず、したがって磁気
フィルターの機能が低下することなく多量の負イオンを
長時間安定して得ることのできる負イオン源装置を得る
ことができる。
の内壁面で、かつイオン引出電極側のヨーク端に対向し
ている部分に、磁性部材が配置されていることから、ソ
レノイドコイルにより発生する磁場は、ヨーク内部と磁
性部材の内部とに集中分布することになり、このため、
ソレノイドコイルにより発生する磁場のうち放電容器の
内側の磁場は、磁性部材を経由してヨークに集束し、磁
気フィルターの領域に漏洩することはなくなり、磁極対
により発生する同領域の磁場は乱れず、したがって磁気
フィルターの機能が低下することなく多量の負イオンを
長時間安定して得ることのできる負イオン源装置を得る
ことができる。
【図１】本発明の一実施例を示す負イオン源装置の側断
面図である。
面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図３】本発明の負イオン源装置に採用される環状の磁
性部材および導電性の網状部材を示す正面図である。
性部材および導電性の網状部材を示す正面図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図５】本発明の負イオン源装置の放電容器の内側およ
びその近傍における磁場を示す図である。
びその近傍における磁場を示す図である。
１…放電容器、１Ａ…マイクロ波導入口、１Ｂ…イオン
放出口、１Ｃ…ガス導入口、２…イオン引出電極、３…
直流定電圧電源、４…マイクロ波導入手段、４Ａ…マイ
クロ波発振器、５…ソレノイドコイル、６…ヨーク、７
…環状の磁性部材、８…導電性の網状部材、９…永久磁
石、１０…フランジ、１１…碍子。
放出口、１Ｃ…ガス導入口、２…イオン引出電極、３…
直流定電圧電源、４…マイクロ波導入手段、４Ａ…マイ
クロ波発振器、５…ソレノイドコイル、６…ヨーク、７
…環状の磁性部材、８…導電性の網状部材、９…永久磁
石、１０…フランジ、１１…碍子。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 政信 茨城県日立市大みか町七丁目２番１号 株 式会社日立製作所電力・電機開発本部内
Claims (8)
- 【請求項１】 ガス導入口とマイクロ波導入口とイオン
放出口とを有する筒状の放電容器と、この放電容器のイ
オン放出口に隣接して配置されたイオン引出電極と、こ
のイオン引出電極および前記放電容器とをそれぞれ所定
の電位に設定する電圧印加手段と、前記放電容器内にマ
イクロ波を導入するマイクロ波導入手段と、前記放電容
器の外周側に放電容器と同心円状に配置されるととも
に、内周側が開口したヨークを備えているソレノイドコ
イルと、前記放電容器のイオン放出口側に設けられ、イ
オンが引き出される方向に対して略垂直方向の磁場を発
生する磁極対とを備えた負イオン源装置において、 前記放電容器の内壁面で、かつイオン引出電極側のヨー
ク端に対向している部分に、磁性部材を配置するように
したことを特徴とする負イオン源装置。 - 【請求項２】 ガス導入口とマイクロ波導入口とイオン
放出口とを有する筒状の放電容器と、この放電容器のイ
オン放出口に隣接して配置されたイオン引出電極と、こ
のイオン引出電極および前記放電容器とをそれぞれ所定
の電位に設定する電圧印加手段と、前記放電容器内にマ
イクロ波を導入するマイクロ波導入手段と、前記放電容
器の外周側に放電容器と同心円状に配置されるととも
に、内周側が開口したヨークを備えているソレノイドコ
イルと、前記放電容器のイオン放出口側に設けられ、イ
オンが引き出される方向に対して略垂直方向の磁場を発
生する磁極対とを備えた負イオン源装置において、 前記磁極対よりはイオン引出方向上流側で、かつイオン
放出口側近傍の放電容器内に、放電容器と同心円状に形
成された環状の磁性部材を配置したことを特徴とする負
イオン源装置。 - 【請求項３】 ガス導入口とマイクロ波導入口とイオン
放出口とを有し、かつ筒状をなした非磁性の放電容器
と、この放電容器のイオン放出口に隣接して配置された
イオン引出電極と、このイオン引出電極および前記放電
容器とをそれぞれ所定の電位に設定する電圧印加手段
と、前記放電容器内にマイクロ波を導入するマイクロ波
導入手段と、前記放電容器の外周側に放電容器と同心円
状に配置されるとともに、内周側が開口したヨークを備
えているソレノイドコイルと、前記放電容器のイオン放
出口側に設けられ、イオンが引き出される方向に対して
略垂直方向の磁場を発生する磁極対とを備えた負イオン
源装置において、 前記磁極対よりはイオン引出方向上流側で、かつイオン
放出口側近傍の放電容器の一部を、環状の磁性部材で形
成するようにしたことを特徴とする負イオン源装置。 - 【請求項４】 ガス導入口とマイクロ波導入口とイオン
放出口とを有する筒状の放電容器と、この放電容器のイ
オン放出口に隣接して配置されたイオン引出電極と、こ
のイオン引出電極および前記放電容器とをそれぞれ所定
の電位に設定する電圧印加手段と、前記放電容器内にマ
イクロ波を導入するマイクロ波導入手段と、前記放電容
器の外周側に放電容器と同心円状に配置されるととも
に、内周側が開口したヨークを備えているソレノイドコ
イルと、前記放電容器のイオン放出口側に設けられ、イ
オンが引き出される方向に対して略垂直方向の磁場を発
生する磁極対とを備えた負イオン源装置において、 前記放電容器内で、かつイオン放出口側に、放電容器と
同心円状に環状の磁性部材を設けるとともに、この環状
の磁性部材に、その環状中空部を覆うように導電性の網
状部材を設けたことを特徴とする負イオン源装置。 - 【請求項５】 前記網状部材が、前記磁性部材の側壁に
着脱自在に装着されてなる請求項４記載の負イオン源装
置。 - 【請求項６】 前記網状部材が、前記磁性部材のイオン
引出電極側壁面に装着されてなる請求項４あるいは５記
載の負イオン源装置。 - 【請求項７】 前記放電容器の磁極対側の側面部に冷却
水路が設けられている請求項１から６いずれか１項記載
の負イオン源装置。 - 【請求項８】 前記ヨークと磁性部材との設置位置が調
整できるように形成されてなる請求項１から７いずれか
１項記載の負イオン源装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7287078A JP2860073B2 (ja) | 1995-11-06 | 1995-11-06 | 負イオン源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7287078A JP2860073B2 (ja) | 1995-11-06 | 1995-11-06 | 負イオン源装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09129151A true JPH09129151A (ja) | 1997-05-16 |
| JP2860073B2 JP2860073B2 (ja) | 1999-02-24 |
Family
ID=17712778
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7287078A Expired - Fee Related JP2860073B2 (ja) | 1995-11-06 | 1995-11-06 | 負イオン源装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2860073B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SG106057A1 (en) * | 2000-08-07 | 2004-09-30 | Axcelis Tech Inc | Magnet for generating a magnetic field in an ion source |
| WO2010101489A1 (en) * | 2009-03-04 | 2010-09-10 | Zakrytoe Aktsionernoe Obshchestvo Protom | Multi-field charged particle cancer therapy method and apparatus |
| WO2011017314A3 (en) * | 2009-08-03 | 2011-06-09 | General Plasma, Inc. | Closed drift ion source with symmetric magnetic field |
| JP2014222597A (ja) * | 2013-05-13 | 2014-11-27 | 住友重機械工業株式会社 | イオン源 |
| AU2013206506B2 (en) * | 2009-03-04 | 2015-04-30 | Zakrytoe Aktsionernoe Obshchestvo Protom | Multi-field charged particle cancer therapy method and apparatus |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63170832A (ja) * | 1987-01-09 | 1988-07-14 | Fuji Electric Co Ltd | イオンビ−ム装置 |
| JPH07262948A (ja) * | 1994-03-24 | 1995-10-13 | Nissin Electric Co Ltd | バケット型イオン源装置 |
| JPH07262945A (ja) * | 1994-03-18 | 1995-10-13 | Hitachi Ltd | 負イオン生成装置 |
-
1995
- 1995-11-06 JP JP7287078A patent/JP2860073B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63170832A (ja) * | 1987-01-09 | 1988-07-14 | Fuji Electric Co Ltd | イオンビ−ム装置 |
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| WO2010101489A1 (en) * | 2009-03-04 | 2010-09-10 | Zakrytoe Aktsionernoe Obshchestvo Protom | Multi-field charged particle cancer therapy method and apparatus |
| KR101316438B1 (ko) * | 2009-03-04 | 2013-10-08 | 자크리토에 악치오네르노에 오브쉐스트보 프로톰 | 다중-필드 하전 입자 암 치료 방법 및 장치 |
| AU2013206506B2 (en) * | 2009-03-04 | 2015-04-30 | Zakrytoe Aktsionernoe Obshchestvo Protom | Multi-field charged particle cancer therapy method and apparatus |
| WO2011017314A3 (en) * | 2009-08-03 | 2011-06-09 | General Plasma, Inc. | Closed drift ion source with symmetric magnetic field |
| JP2014222597A (ja) * | 2013-05-13 | 2014-11-27 | 住友重機械工業株式会社 | イオン源 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2860073B2 (ja) | 1999-02-24 |
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