JPS6041820B2 - イオン源装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はイオン加速装置などに用いられるイオン源
装置に関する。

たとえばイオン注入装置は、真空中でイオンを 発生
し、これを加速、集束及び偏向してターゲットに打込む
（注入する）作用を行なうものであるが、これらの装置
にはイオン源装置は必要不可欠のものである。

通常イオン源装置として一般に使用されているＰＩＧ形
イオン装置は、第１図に示すようにイオン引出し口１が
形成してあるイオン引出し部２、アノード電極３、カソ
ード電極４及び反射板５などをハウジング内に組立てて
構成されガス注入管６は反射板５を貫通してカソード電
極”４に連結されてあり、ガスを注入するようにしてあ
ることは周知である。ところで従来の構成は、イオン引
出し部２のイオン引出し口１は円形とされ、又アノード
電極３、カソード電極４はその内部形状が円形とされて
いるのを普通としていた０、しカルこの種装置において
イオン電流を大きくするためにはイオン引出し口１の面
積を広くすればよく、そのためにイオン引出し口１の径
を大きくすればよいのであるが、この径を大きくすると
、イオン引出のための電界がイオン引出し口１の中Ｊ心
部まで影響しにくくなるため、径に比例してイオン電流
は増加しないようになり、したがつて径の増大によるイ
オン電流の増大には限度がある。これを解決するために
、イオン引出し口１を長孔にすることが考えられる。こ
れによれば長孔のイオン引出し口の中央部附近まて電界
が影響するようになつて都合がよいが、このようなイオ
ン引出し口を通過したイオンビームは、その中心部は密
度が高く、端部では低くなつて、ビーム特性としては不
均一な密度のものとなつてしまう。これはカソード電極
、アノード電極を通過したビームはその断面が円形であ
ることからして当然である。この発明はイオン電流の増
大を図るとともに、イオンビーム密度を均一化すること
を目的とする。この発明は、イオン引出し部のイオン引
出し口を長孔とするとともに、アノード電極を通過して
イオン引出し口に向うビームをその断面が細長となるよ
うにしたことを特徴とする。

第１図はこの発明の実施例を示すもので、イオン引出し
部２に形成されるイオン引出し口１を細長状（たとえば
円形状）とするとともに、アノード電極３、カソード電
極４の内面形状をその断面が細長状（たとえば円形状）
とし、その各長軸方向が互いに平行するように配列する
。

アノード電極３とカソード電極４との間に直流高電圧を
印加して放電を起こさせ、注入されたガスをイオン化し
、外部の引出電極との間に印加された電圧による電界に
基いて、イオンビームがイオン引出し口１を通つて引出
される。

以上の作用は従来と何ら変るところはない。しかし図示
する構成では、各電極３，４がその内面形状を細長状と
しているので、イオン引出し部２に向うイオンビームの
断面も細長状となる。すなわちイオン引出し口１とイオ
ンビームの断面とは相似の関係にあり、かつイオン引出
し口１の長軸方向とイオンビームの断面の長軸方向とは
互いに平行関係にあり、したがつてアノード電極３を通
過したイオンのほとんどがイオン引出し口１を通過して
外部に引出されていくようになる。したがつてイオン引
．出し口１を通過したイオンビームの断面はそのいずれ
の部分でも第２図に示すように密度がほとんど均一とな
る。第２図は縦軸にイオン電流密度を、横軸にイオンビ
ームの断面長軸方向に沿う長さ（イオンビームの径）を
とつたもので、イオン・ビームの断面の端部から中央部
にかけてほぼ一定の密度となる。これに反してイオンビ
ームの断面が円形とされる従来構成は第３図に示すよう
にイオンビームの断面中央部は高密度となるのみで、端
部は極端に低密度となり、ビーム断面部分が一様な密度
とはなり得ない。そしてイオン引出し口１と各電極の内
面形状が相似となることによりアノード電極３を通過し
たイオンビームはそのほとんどがイオン引出し口１を通
過するので、高密度化され大きなイオン電流が得られる
ようになる。イオン引出部２に向うイオンビームの断面
を細長状とするため、第１図の構成ではアノード電極３
、カソード電極４をその断面形状が細長状となるように
形成しているが、第４図に示すようにアノード電極３に
複数の円形状の孔３ａを一直線に整列させて構成するか
、第５図に示すように円形状の孔に代えて方形状の孔３
ｂを一直線に整列させて構成してもよい。このような構
成によれば、個々の孔３ａ，３ｂを通過するビームの断
面は円形又は方形となるにしても各ビーム断面の互いに
”隣り合う端部附近は重なり合うことにより、全体的に
みれば細長状となり、イオン引出し口１とほぼ相似とな
り、第１図の場合と同等の作用を呈する。なおこのよう
に複数の孔によつて構成すればカソード電極４との間の
放電がしやすくなつて都合がよい。第６図はアノード電
極３の内面形状を細長の方形状とした場合の例を示す。
これは第１図の構成とほとんど差異はない。第４図乃至
第６図に示すような形状のアノード電極を使用した場合
はこれに対応する形状のカソード電極を使用することは
いうまでもない。以上詳述したように、この発明によれ
ば、イオンビームの密度分布を均一とし、かつ高密度化
が可能となる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示す斜視図、第２図、第３
図はイオンビームの特性図、第４図乃至第６図は実施態
様を示すアノード電極の正面図である。 １・・・・・・イオン引出し口、２・・・・・イオン引
出部、３・・・・・アノード電極、４・・・・・カソー
ド電極。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ アノード電極及びカソード電極と、前記両電極間の
   放電によつてイオン化されたイオンが通過するイオン引
   出し口を有するイオン引出し部とを備え、前記イオン引
   出し口を長孔状に形成するとともに、前記アノード電極
   から前記イオン引出口に向うイオンビームをその断面が
   前記イオン引出口と相似する細長状で、かつその長軸方
   向が前記イオン引出し口の長軸方向と平行するように前
   記アノード電極の内面を形成してなるイオン源装置。 ２ アノード電極の内面を細長状とした特許請求の範囲
   第１項記載のイオン源装置。 ３ アノード電極を一直線上に並べられた複数の孔を有
   する形状に構成した特許請求の範囲第１項記載のイオン
   源装置。 ４ 孔が円形である特許請求の範囲第３項記載のイオン
   源装置。 ５ 孔が方形である特許請求の範囲第３項記載のイオン
   源装置。