JPS5845781B2 - イオン源装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はイオン源装置に係るもので、特にイオンマイク
ロアナライザ等のイオン源として利用される改良された
新規な構造からなるイオン源装置に関するものである。

通常イオン源装置（以下イオン源と記載する）はカソー
ド、中間電極、アノードから構成され（デュオプラズマ
型イオン源）、イオンマイクロアナライザ等のイオン源
として広く利用されているが、イオンビーム径がアノー
ドのイオン出射穴径によって規定されるので、アノード
のオリフィスは通常交換可能な構成となっているものが
多い。

あらに、従来イオン源にはガスを導入し、安定に放電動
作する真空度が０．ＩＴｏｒｒ 程度であることから
真空ポンプによる排気がなされている。

放電動作を安定化するために上記真空度を一定値に保持
することが望ましいが、真空排気はイオンビーム引出し
電極のある高真空側から、オリフィスのイオン出射穴で
排気しており、イオンビーム径を数μｍ程度と小さくす
る場合にはそれに伴なってオリフィスも小さい穴径（０
，１一度）θ）ものに交換することが必要であり、従っ
て真空排気のためのコンタクタンスが低下し、放電部の
真空度を０．１Ｔｏｒｒ 程区に維持出来なくなり、
結局安定な放電状態を維持出来なくなるという問題点が
みられた。

本発明は以上に説明したような従来技術にみられた問題
点に鑑みて提案したもので、イオン源のオリフィスの穴
径が変化しても、イオン源は常に最適の真空度に保持さ
れ、従ってイオンビームな常に安定した状態で放射し得
るイオン源を提供することを目的としたものである。

本発明になる改良された新規な構造からなるイオン源装
置は、オリフィスの穴径が変化してもイオン源の排気コ
ンダクタンスが変化しないように、アノードまたはオリ
フィスにイオンビーム発生部と引出し電極部とを連通ず
る、バイパス穴を形成、配備するようにしたことを特徴
とするものである。

以下に添付の図崩を参照し、本発明になるイオン源装置
の具体的構造についてさらに詳細に説明する。

先ず第１図においてその構成を説明すると、カソード１
には矢印Ａにしたがってイオン化するためのガスが導入
されるが、当該カソード１は中間電極２が形成する空間
内に挿入された状態となっている。

アノード３は中間電極２の先端部分に配置され、かつイ
オンビームを出射するためのオリフィス４が設げられ、
イオンビーム出射穴５が形成されている。

上伸間電極２の外側には、これを囲むようにマグネット
６か配置され、プラズマを集束させる強力な磁場を与え
る構成である。

上記イオン出射穴５を出るイオンビームは引出し電極１
によって引出されるもので、矢印Ｂに示すように、例え
ばイオンマイクロアナライザ等、各種機器の高真空側へ
導入されるものであり全体としてイオン源装置１０を構
成している。

上述のように、当該イオン源１０に矢印Ａにしたがって
ガスを導入し、ての真空度を０．ＩＴｏｒｒ 程度に
維持すると共に、上記カソード１とアノード３間で放電
させ、発生したプラズマから上記引出し電極１によって
イオンビームを引出すものである。

前記にも説明したように、細いイオンビーム、例えば数
μｍ程度のものを引出すためには、上記イオンビーム出
射穴５を小さい径（０，１ｒｒｒｒＩＬ程度）からなる
オリフィスに交換することが必要で、この場合、排気コ
ンダクタンスが低下することは免かれない。

そのため本発明になるイオン源装置では、オリフィス４
を交換する際、同時にアノード３も交換するが、そ０祭
排気コンダクタンスの低下を補正するに適切である、上
記出射穴５のバイパスとなるバイパス穴１２を形成した
アノードと交換するものである。

このようなバイパス穴１２が形成されていることにより
、オリフィス径が変化し、小さくなっても、真空排気の
面では適切す排気コンダクタンスが保持され、０．１Ｔ
ｏｒｒの真空度に維持することが可能となり、安定した
イオンビームな取り出すことが可能である。

第２図、第３図は本発明になるイオン源装置の別の実施
態様を示すもので、オリフィス４０部分を詳細に示した
ものである。

本実施例のものでは、上記バイパス穴１２をオリフィス
４自体に、イオン出射穴５と共に形成したもので、当該
オリフィス４の交換の際、アノード３を交換する必要が
ない。

当該バイパス穴１２の穴径は、当該オリフィス４に設げ
られているイオンビーム出射穴５の直径によって規定さ
れるものであるが、第３図に示すように２個あるいはそ
れ以上設けても良い。

ただ２個以上設ける場合、あるいは１個の場合でも、当
該バイパス穴１２から吸引されるガス流がイオンビーム
流に影響を与え、イオンビームの軸方向の分布が均一で
なくなる可能性があり、オリフィス４にバイパス穴１２
を形成することの問題点の一つであるが、イオン出射穴
５を中心としてその対称位置にバイパス穴１２を形成し
、オリフィス４とアノード３との間に適当なスペーサ１
４を配備することにより、当該スペーサ１４によって構
成されるアノード３、オリフィス４間の間隙を利用して
高真空側への排気路とすることが出来る。

なおこの間隙は０．１〜０．２ｗｎ８度の範囲に選ぶこ
とが好ましい。

すなわち、このようなスペーサ１４を配備することによ
り、上記出射穴５に対して、上記バイパス穴１２を軸対
称の位置でなるべく遠い位置に形成することが可能であ
り、イオンビームの軸方向における分布の均一性を損な
うことがない。

なお上記のようにスペーサ１４を配備し、オリフィス４
とアノード３との間に挿入することが面倒な場合は、第
４図に示すように当該オリフィス４自体を逆皿型とし、
アノード３に嵌め込むと、当該アノード３とオリフィス
間に自動的に空間が形成される構成としても良い。

この場合は前出の第２図の実施例のものと同様、オリフ
ィス４を交換するのみで良い。

第５図は本発明のさらに別の実態様を示すもので、上記
アノード３に形成するバイパス穴１２の排気コンダクタ
ンスを当該穴１２０部分にねじ込むネジ１６の挿入深さ
によって調節する構成からなるものである。

この場合には、上記バイパス穴１２の穴径はあらかじめ
適切な大きさに形成しておけば良く、もちろんオリフィ
ス４の交換時にアノード３を同時に交換する必要はなく
、上記ネジ１６の位置調整するのみで良い。

以上に詳細に説明したように、本発明になるイオン源装
置はイオンビーム径を変化することにより、オリフィス
を交換しても、これによってアノードを交換する必要が
ないもので、例えばイオンマイクロアナライザ等のイオ
ン源として利用する場合、その操作性は大幅に向上、改
善されることになる。

すなわち、イオンビーム径を変えても、これによってイ
オン源の排気コンダクタンスが影響を受けることはなく
、従って常に安定したイオンビームを放射せしめること
が可能である。

また製作面からいっても、構造的には従来のものと大き
く変ることなく、簡単な改良によって得られるものであ
り、経済性の面でも極めて優れている。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例になるイオン源装置の構造を
示す断面図、第２図〜第５図は本発明になるイオン源装
置の別の実施態様について示す説明図で、特にオリフィ
ス部及びアノード部はついて示す説明図である。 １・・・カソード、２・・・中間電極、３・・・アノー
ド、４・・・オリフィス、５・・・イオン出射穴、６・
・・マグネット、７・・・引出し電極、１０・・・イオ
ン源、１２・・・バイパス穴、１４・・・スペーサ、１
６・・・ネジ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ カソードと、中間電極と、アノードとを含んでなり
   、かつ当該アノードの中央部に、イオンビームの出射穴
   を形成したオリフィスを交換自在に配備してなるデュオ
   プラズマ型のイオン源装置において、上記アノードまた
   はオリフィスに上記出射穴のバイパスとなるバイパス穴
   を形成して、上記出射穴の大きさを変える場合、これに
   伴って上記バイアス穴の大きさを変えることにより全体
   としての排気コンダクタンスを実質的に一定にするよう
   にしたことを特徴とするイオン源装置。