JPS5840559Y2 - イオン加速装置用イオン源 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、イオン加速装置におけるイオン源の改良に関
する。

この種のイオン源は、固体のイオン化物質を加熱容器（
以下、オーブンと称する）内において加熱。

溶融し、発生した蒸気中において放電を行ないイオンを
発生させる。

第１図は上記の原理によるイオン源の基本的構成を示す
。

同図において、融点が高く、がつ電気的絶縁性の材料よ
りなるオーブン１は、外周に巻回した加熱線２に電流を
流し加熱される。

よ−って、内部のイオン化物質３は溶融し、さらには沸
騰状態となって蒸気を発生する。

なお、オーブン１の左端の小孔１−ａは、運転開始時に
アルゴン等の補助ガスを流入させるための導入孔である
。

一方、オーブン１の右方すなわち蒸気流出端に接して、
アノード４ならびにカソード５に接続されたフィラメン
ト６を備えたイオン化室が設けられ、アノード４とカソ
ード５問および゛カソード５とフィラメント端子６ａ間
にはそれぞれ電源７および８に接続されている。

なおオーブン１およびイオン化室の内部は１０ ”Ｔｏ
ｒｒ程度の真空に保たれている。

オーブン１内にお、いて、イオン化物質３がら発生した
蒸気は右方に流れ、イオン化室においてアノード４とカ
ソード５との間で放電が行なわれ、イオン化される。

カソードの小孔５ａに対向して負に帯電した電極（図示
せず）を設けると、目的とするイオンがカソードの小孔
５ａがら流出する。

この場合、オーブン１は軸を水平方向にして使用され、
またイオン化物質３はオーブン１内で溶融し沸騰状態と
なるため、イオン化物質の溶融飛沫等の微粒子がオーブ
ンから飛出して右方のイオン化室に入り、各部に付着す
るおそれがある。

このような微粒子が付着すると、フィラメント６の部分
的短絡やフィラメント端子間の短絡、あるいはアノード
とカソード間の短絡、さらには溶融飛沫が各種構成部分
に溶着する等の事故を生じ、以後の使用に耐えなくなる
。

このような危険を避けるため、オーブン内のイオン化物
質が沸騰状態とならぬように、加熱線２の電流を調整し
て温度を下げると、目的とするイオンの収量が減少する
。

すなわち、イオンの収量はイオン化物質が沸騰状態のと
き最大であり、イオン源としては、イオン化物質を沸騰
状態で使用できることが必要である。

本考案はこの問題を解決し、イオン化物質の飛沫等のイ
オン化部への侵入のおそれをなくしたもので、以下、こ
れを説明する。

第２図は本考案の実施例を示し、簡単のためオーブンの
断面図のみを示す。

同図において、粒状のイオン化物質３は粒状の混合物質
９と適宜混合され、さらにその表面を混合物質９で覆わ
れている。

なお混合物質９は、イオン化物質３より溶融点が高く、
かつ同一蒸気圧下における沸点の高いことが必要である
。

このようにイオン化物質３および混合物質９をオーブン
１内に装填したのち、加熱線２に通電して加熱すると、
イオン化物質３は温度が融点に達すると溶融し、次いで
沸点に達すると沸騰状態となる。

しかし、イオン化物質３は混合物質９の間に分散して配
置されているため、オーブン内部の温度勾配に従って粒
子ごとに沸騰し、その飛沫は周囲の混合物質９に蒸着し
て表面積が増大し、さらに蒸気となって放出される。

またイオン化物質３は混合物質９で覆われているため、
固体または液体のままの微粒子が飛出そうとしても通過
を阻止され、イオン化物質の蒸気のみが放出される。

よってイオン化物質は、溶融飛沫等が飛出すおそれはな
く、沸騰状態に保ち、十分な蒸気を放出させることかで
゛きる。

次に本考案による実測例を示す。

イオン化物質として、１ｍｍ径程鹿の粒子状の銅を用い
、第１図の装置によりオーブン内−に銅粒子のみを装填
して銅イオンを発生させた場合、質量分析後のターゲッ
トのイオン電流は数μＡ程度であった。

これに対し、チツ化ボロンの１ｍｍ径程鹿の粒子を混合
物質とし、イオン化物質（銅）に対して体積比で２倍の
混合物質を用いて第２図の状態でオーブン内に装填し運
転した結果、同イオン電流は１６μＡに増加させること
ができ、本考案によってイオン収量の増大したことがわ
かる。

なお前記実施例においては、イオン化物質は粒状とした
が、必ずしも粒状に限ることなく、任意の形状とするこ
とができる。

またイオン化物質が粒状の場合、混合物質と交互の層状
としてもよい。

いずれの場合でもイオン化物質の表面を混合物質層で覆
うことにより、飛沫等の発散を防止することができる。

本考案に使用する混合物質としては、イオン化物質より
融点および沸点の高いことが必要である。

次に、イオン化物質の融点および蒸気圧が１Ｏ−２Ｔｏ
ｒｒの場合の沸点の１例を示す。

これらのイオン化物質に対する混合物質としては、チツ
化ボロン（融点３０００℃）、酸化アルミナ（融点２０
３０℃）、セラミック（融点２０００℃）等、あるいは
イオン化物質として比較的融点および蒸気圧下における
沸点が低いスズ等を用いた場合には、これより融点が高
く、かつ同一蒸気圧下における沸点の高い物質、例えば
鉄、ニッケル、ボロン等を用いることができる。

これらの材料のうち、特にチツ化ボロンは融点が高く、
はとんどのイオン化物質に対して用いることができ、か
つチツ化ボロンには溶融金属が付着しにくい性質がある
ので、混合物質としてきわめて適当である。

以上説明したように、本考案によるときは、イオン化物
質を飛沫飛散等のおそれなく、加熱して沸騰状態に保つ
ことによりイオン収量を高めることができ、イオン源と
してその効果は大きいものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はイオン源の原理的構成を示す断面図、第２図は
本考案の実施例を示す断面図である。 １：加熱容器（オーブン）、３：イオン化物質、９：混
合物質。

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. （１）加熱容器内においてイオン化物質を、上記イオン
   化物質より融点が高く、かつ同一蒸気圧下における沸点
   の高い混合物質よりなる粒子により覆うことを特徴とす
   るイオン加速装置用イオン源。
2. （２）実用新案登録請求の範囲第一１項記載のイオン加
   速装置用イオン源において、前記イオン化物質を粒子状
   とし、前記混合物と混合したことを特徴とするイオン加
   速装置用イオン源。
3. （３）実用新案登録請求の範囲第１項記載のイオン加速
   装置用イオン源において、前記混合物質としてチツ化ボ
   ロンを用いたことを特徴とするイオン加速装置用イオン
   源。