JPS6186698A - 収束性高速原子線源 - Google Patents
収束性高速原子線源Info
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- JPS6186698A JPS6186698A JP20907784A JP20907784A JPS6186698A JP S6186698 A JPS6186698 A JP S6186698A JP 20907784 A JP20907784 A JP 20907784A JP 20907784 A JP20907784 A JP 20907784A JP S6186698 A JPS6186698 A JP S6186698A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、収束性の高速原子線を発生する装置に関する
ものである。
ものである。
〔従来の技術］
従来、収束性高速原子線を発生する装置は筆３図のよう
な構成であった。図において、ｌはイオンソース％ ２
は静電レンズ、３はイオンビーム、４は電荷交換器、５
はガス導入口、６は収束性の高速゛原子線であり、イオ
ンソース１％静電レンズ２、電荷交換器４は真空容器７
内にて列状に配されている。、１８は真空容器７用の真
空ポンプである。
な構成であった。図において、ｌはイオンソース％ ２
は静電レンズ、３はイオンビーム、４は電荷交換器、５
はガス導入口、６は収束性の高速゛原子線であり、イオ
ンソース１％静電レンズ２、電荷交換器４は真空容器７
内にて列状に配されている。、１８は真空容器７用の真
空ポンプである。
この装置の動作は以下のとおりである。まず、真空容器
７を真空ポンプ８で充分に排気する、４オンソース１で
高速のイオンビーム３を発生させ。
７を真空ポンプ８で充分に排気する、４オンソース１で
高速のイオンビーム３を発生させ。
こｎを静電レンズ２に導いて収束し、収束性の高速イオ
ンビーム３を形成する、こｎ？さらに電荷交換器４に導
（。電荷交換器４にはガス導入口５よシ、ガスを導入す
る。電荷交換器４の内部では、イオンビーム３とガス分
子の衝突によって次のような電荷交換反応が進行する。
ンビーム３を形成する、こｎ？さらに電荷交換器４に導
（。電荷交換器４にはガス導入口５よシ、ガスを導入す
る。電荷交換器４の内部では、イオンビーム３とガス分
子の衝突によって次のような電荷交換反応が進行する。
イオンビーム３を構成する１オンをＭ 又はＭ ％ガス
分子ｅＡであられす。
分子ｅＡであられす。
（ｒ） イオンが正電荷の場合
Ｍ ＋ Ａ−４Ｍ ＋ Ａ −−−−−−−一−
−ＩｌｌＡ 十 電荷交換器の器壁 −Ａ −−−
−−＋２］ガス分子ＡはＨ２＠ ＨｏＩ Ａｒ Ｉ均
など電子親和力の小さなもの。
−ＩｌｌＡ 十 電荷交換器の器壁 −Ａ −−−
−−＋２］ガス分子ＡはＨ２＠ ＨｏＩ Ａｒ Ｉ均
など電子親和力の小さなもの。
（Ｎ） イオンが負電荷の場合
Ｍ ＋ Ａ −Ｍ ＋ Ａ −−−−−−−−−
−＋３１Ａ−十 電荷交換器の器壁 −Ａ −−−−
１４１ガス分子ＡはＦ２ ＊ ０２ 、Ｃｌ３など電子
親和力の大きなもの。
−＋３１Ａ−十 電荷交換器の器壁 −Ａ −−−−
１４１ガス分子ＡはＦ２ ＊ ０２ 、Ｃｌ３など電子
親和力の大きなもの。
上記＋１１〜（４）の反応によってイオンは電荷を失っ
て原子？ＩＪ６とな夛、電荷交換器４から射出する。
て原子？ＩＪ６とな夛、電荷交換器４から射出する。
上記従来装置には次のような問題がある。
■ イオンは質量の大きなガス分子と衝突するために、
運動エネルギーの損失が大きく、形成した原子線が充分
な高速になりにぐい。
運動エネルギーの損失が大きく、形成した原子線が充分
な高速になりにぐい。
■ 質量の大きなガス分子との衝突によってイオンの運
動方向が大幅に乱ｎ、原子線の収束性が悪くなる。
動方向が大幅に乱ｎ、原子線の収束性が悪くなる。
■ 電荷交換器にガスを導入するために、真空容器内を
高真空あるいけ超高真空に保つことが困難である。
高真空あるいけ超高真空に保つことが困難である。
本発明はこのような従来の問題を解決するものである。
ｃ問題点を解決するための手段〕
本発明は、上記従来の問題を解決するため、負電荷イオ
ンビームの通路中に電子？とじこめるイオン中和器を備
え、負電荷イオンビームを電子に衝突させてイオンの電
荷をはぎ取ることによって。
ンビームの通路中に電子？とじこめるイオン中和器を備
え、負電荷イオンビームを電子に衝突させてイオンの電
荷をはぎ取ることによって。
収束性の高速原子線を効率良く発生させるものである。
以下１本発明の実施例を第１図、第２図に基づいて説明
する。
する。
（２）中、上記従来例と同様の部分には同一符号を付す
。すなわち、ｌはイオンソース％２は静電レンズ、３は
イオンビーム、６は原子線、７は真空容器、８は真空ポ
ンプである。
。すなわち、ｌはイオンソース％２は静電レンズ、３は
イオンビーム、６は原子線、７は真空容器、８は真空ポ
ンプである。
真空容器７内において％静電レンズ２の後段には、イオ
ン中和器９と、電圧が印加されるディフレクタ−１０，
１１が並んで配されている。イオン中和器９の構成を筑
１図に表わす。図中１２は金属性の円筒状外囲器％１３
け外囲器１２内に配さｎｆ ８’＋ＬＴ、子発生用フィ
ラメント、１４＃ｉ直流電源、１５けフィラメント点火
用電源％ １６は金属性の円筒形網電極％ １７け熱電
子加速用直流電源であるう円筒形網電極１６と外囲器１
２はそ扛ぞれの中心軸がほぼ一致するように配置さｎて
いる、フィラメント１３は電源１５によって点火さ几、
熱電子を放出する。網電極１６は、直流電源１７によっ
てフィラメント１３に対して７０〜２００Ｖの正電位に
保たれてかす、フィラメント１３で発生した熱電子はこ
の電位に引かｎて網電極１６の方向に加速さｎる、網電
極１６に到達した熱電子は、一部は網電極１６に衝突し
てこｎに吸収さｆ’Ｌ％残りは網電極１６の目をくぐっ
てその内部に侵入し、さらにその網電極１６をつきぬけ
る。外囲器１２は直流電源１４によってフィラメント１
３に対して数Ｖの負電位に保霞れており、このため網電
極１６をつきぬけｔ熱電子は外囲器１２の内壁面の対辺
で停止し、折返見して網電極１６に向って加速さ扛始め
る。このようにして、網電極１６の内部には、運動エネ
ルギーが７０〜２ ｎ ｏ ｅＶで往復運動をしている
電子が充満し、電子雲を形成している。
ン中和器９と、電圧が印加されるディフレクタ−１０，
１１が並んで配されている。イオン中和器９の構成を筑
１図に表わす。図中１２は金属性の円筒状外囲器％１３
け外囲器１２内に配さｎｆ ８’＋ＬＴ、子発生用フィ
ラメント、１４＃ｉ直流電源、１５けフィラメント点火
用電源％ １６は金属性の円筒形網電極％ １７け熱電
子加速用直流電源であるう円筒形網電極１６と外囲器１
２はそ扛ぞれの中心軸がほぼ一致するように配置さｎて
いる、フィラメント１３は電源１５によって点火さ几、
熱電子を放出する。網電極１６は、直流電源１７によっ
てフィラメント１３に対して７０〜２００Ｖの正電位に
保たれてかす、フィラメント１３で発生した熱電子はこ
の電位に引かｎて網電極１６の方向に加速さｎる、網電
極１６に到達した熱電子は、一部は網電極１６に衝突し
てこｎに吸収さｆ’Ｌ％残りは網電極１６の目をくぐっ
てその内部に侵入し、さらにその網電極１６をつきぬけ
る。外囲器１２は直流電源１４によってフィラメント１
３に対して数Ｖの負電位に保霞れており、このため網電
極１６をつきぬけｔ熱電子は外囲器１２の内壁面の対辺
で停止し、折返見して網電極１６に向って加速さ扛始め
る。このようにして、網電極１６の内部には、運動エネ
ルギーが７０〜２ ｎ ｏ ｅＶで往復運動をしている
電子が充満し、電子雲を形成している。
一次に動作について説明する。
まず、真空容器７を真空ポンプ８で充分に排気する。そ
して、イオンソース１で高速の負電荷イオンビームを発
生させ、これを静電レンズ２に導いて、収束した高速イ
オンビーム３とする。これをイオン中和器９に導く。中
和器９内における網ｉ！極１σ内には、前述し女ように
熱電子が電子雲として充満しており、ここに収束し斤高
速の負電荷イオンビーム３が入射でる。この入射したづ
オンは、７０〜２００ ｅＶの電子と衝突して負電荷を
はぎ取られ、原子線６となる。その際、電子の質素が１
オンに比べて極めて小さい大めに、電子との衝突によっ
てイオンの運動エネルギーが失わｎることかな（、また
イオンの運動方向が乱れることもない。したがって、原
子線６の運動エネルギーおよび収束性については、１オ
ン中和器９に入る前のイオンビーム３の運動エネルギー
、および収束性が保存される。なお、網電極１６に対し
て外囲器１２は負の電位に保７？ｆ’しているため、網
電極１６の内部の電子雲は、イオン中和器９の入口、出
口の方向に流ｎｔＪ３才ことがな（％常に網電極１６の
内部にとじこめられており、中和の効率を高めている。
して、イオンソース１で高速の負電荷イオンビームを発
生させ、これを静電レンズ２に導いて、収束した高速イ
オンビーム３とする。これをイオン中和器９に導く。中
和器９内における網ｉ！極１σ内には、前述し女ように
熱電子が電子雲として充満しており、ここに収束し斤高
速の負電荷イオンビーム３が入射でる。この入射したづ
オンは、７０〜２００ ｅＶの電子と衝突して負電荷を
はぎ取られ、原子線６となる。その際、電子の質素が１
オンに比べて極めて小さい大めに、電子との衝突によっ
てイオンの運動エネルギーが失わｎることかな（、また
イオンの運動方向が乱れることもない。したがって、原
子線６の運動エネルギーおよび収束性については、１オ
ン中和器９に入る前のイオンビーム３の運動エネルギー
、および収束性が保存される。なお、網電極１６に対し
て外囲器１２は負の電位に保７？ｆ’しているため、網
電極１６の内部の電子雲は、イオン中和器９の入口、出
口の方向に流ｎｔＪ３才ことがな（％常に網電極１６の
内部にとじこめられており、中和の効率を高めている。
そして原子線６はデフレクタ−１０，１１間全通過する
。ディフレクタ−１０゜１１の間には電圧が印加されて
おり、それらの間を通過する高速の原子線６に残存する
イオンがあｎばそｎを除去し、純粋な高速原子線とする
。
。ディフレクタ−１０゜１１の間には電圧が印加されて
おり、それらの間を通過する高速の原子線６に残存する
イオンがあｎばそｎを除去し、純粋な高速原子線とする
。
ところで、電子の加速用直流電圧として７０〜２００Ｖ
を用いる理由は、イオンに付着した電子をはぎ取るのに
この程度の値が適していることが実験的にたしかめらｎ
ていることによる。この値より低い場合には電子離脱確
率が低下し、これより高い場合には形成した原子の外殻
電子まではぎ取らｎて正イオンになってしまうなど、共
に負イオンから原子への転換効率がわるくなる。
を用いる理由は、イオンに付着した電子をはぎ取るのに
この程度の値が適していることが実験的にたしかめらｎ
ていることによる。この値より低い場合には電子離脱確
率が低下し、これより高い場合には形成した原子の外殻
電子まではぎ取らｎて正イオンになってしまうなど、共
に負イオンから原子への転換効率がわるくなる。
下表１に従来法の電荷交換法と本発明による場合の高速
原子線の収束の度合を実験的に比較して表わす。
原子線の収束の度合を実験的に比較して表わす。
表１ 高速原子線のスポットサイズの比較（注）
（１１イオンビームのエネルギーは共に３ ＫｅＶ（２
１！、荷交換器の出入口の間隔は８０Ｒ１（３）イオン
中和器の入口からディフレクタ−の出口までの距離は８
０鵡 〔発明の効果〕 以上説明しｋように１本発明による収束性高速原子線源
は、高いエネルギーを有する電子によって負電荷イオン
に付着し７’？電荷をはぎ取って電子線を発生させる構
成であるから、収束性の良い高速原子線源を得ることが
できるとともに、こｎを超高真空中で動作させつるとい
う利点がある。
１！、荷交換器の出入口の間隔は８０Ｒ１（３）イオン
中和器の入口からディフレクタ−の出口までの距離は８
０鵡 〔発明の効果〕 以上説明しｋように１本発明による収束性高速原子線源
は、高いエネルギーを有する電子によって負電荷イオン
に付着し７’？電荷をはぎ取って電子線を発生させる構
成であるから、収束性の良い高速原子線源を得ることが
できるとともに、こｎを超高真空中で動作させつるとい
う利点がある。
ｍ１図、筑２図は木考案の一実施例を表わし。
筐１図は要部の概略構成図、第２図は全体の概略溝底図
、筑３図は従来例の全体の概略構成図である、 ３・・・・・・イオンビーム％６・・・収束性高速原子
ａ、９・・・・・・イオン中和器、１２・・・・・・外
囲器１１３・・・・・・熱電子発生用フィラメント％
１６・・・・・・円筒形網電極。
、筑３図は従来例の全体の概略構成図である、 ３・・・・・・イオンビーム％６・・・収束性高速原子
ａ、９・・・・・・イオン中和器、１２・・・・・・外
囲器１１３・・・・・・熱電子発生用フィラメント％
１６・・・・・・円筒形網電極。
Claims (1)
- 発生させた負電荷イオンビームをイオン中和器内に通し
て、収束性の高速原子線をつくる収束性高速原子線源で
あつて、前記イオン中和器は、中心部を負電荷イオンビ
ームが通る円筒状外囲器と、この外周器の内側に備えら
れて熱電子を放出する熱電子発生用フィラメントと、外
囲器の内側に同心円状に備えられ、前記フィラメントに
対しては正電位にかつ前記外囲器に対しては負電位に保
たれて前記フィラメントから放出された熱電子を内部に
とじこめる円筒形網電極とを有して成り、前記網電極の
内部の電子によつて負電荷イオンビームの電荷をはぎ取
るようにしたことを特徴とする収束性高速原子線源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20907784A JPS6186698A (ja) | 1984-10-05 | 1984-10-05 | 収束性高速原子線源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20907784A JPS6186698A (ja) | 1984-10-05 | 1984-10-05 | 収束性高速原子線源 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6186698A true JPS6186698A (ja) | 1986-05-02 |
| JPH0530240B2 JPH0530240B2 (ja) | 1993-05-07 |
Family
ID=16566874
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20907784A Granted JPS6186698A (ja) | 1984-10-05 | 1984-10-05 | 収束性高速原子線源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6186698A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03500829A (ja) * | 1987-10-30 | 1991-02-21 | ブリティッシュ・テクノロジー・グループ・リミテッド | 原子状又は分子状粒子のソースおよび該ソースを用いた測定装置 |
| US5739528A (en) * | 1995-11-17 | 1998-04-14 | Ebara Corporation | Fast atom beam source |
-
1984
- 1984-10-05 JP JP20907784A patent/JPS6186698A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03500829A (ja) * | 1987-10-30 | 1991-02-21 | ブリティッシュ・テクノロジー・グループ・リミテッド | 原子状又は分子状粒子のソースおよび該ソースを用いた測定装置 |
| US5739528A (en) * | 1995-11-17 | 1998-04-14 | Ebara Corporation | Fast atom beam source |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0530240B2 (ja) | 1993-05-07 |
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