JPS62140340A - 電界放射型イオン源 - Google Patents

電界放射型イオン源

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JPS62140340A
JPS62140340A JP60281767A JP28176785A JPS62140340A JP S62140340 A JPS62140340 A JP S62140340A JP 60281767 A JP60281767 A JP 60281767A JP 28176785 A JP28176785 A JP 28176785A JP S62140340 A JPS62140340 A JP S62140340A
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JP
Japan
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substance
needle
electrode
ion source
ionized
Prior art date
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Pending
Application number
JP60281767A
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English (en)
Inventor
Akio Mutsukawa
昭雄 六川
Naoyuki Okamoto
直征 岡元
Hirotoshi Hagiwara
萩原 宏俊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denka Co Ltd
Original Assignee
Denki Kagaku Kogyo KK
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Publication date
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Priority to US06/870,530 priority patent/US4721878A/en
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、溶融されたイオン化すべき物質からイオンビ
ームを発生させることの出来る電界放射型イオン源に関
する。
〔従来技術とその問題点〕
従来から電界放射型イオン源の構造についてはいろいろ
提案されている。例えば、イオン化すべき物質の貯蔵部
を発熱性支持部材で把持したもの(特開昭58−658
29号公報)、板状発熱性部材の中央に電極を貫通させ
、貫通部付近に該物質を付着させたもの(特開昭59−
101750号公報)などがある。
しかしながら、これらの方法は、発熱性部材がイオン化
すべき物質と濡れ性の悪い物質であったとしても、通電
してイオンを放射させていると、該物質の貯蔵部又は針
状電極よシ該物質がはみ出してきて、発熱性部材の表面
が該物質により濡れて、該部材の電気抵抗が低くなり、
加熱が出来なくなるのでイオンビームの放射量に悪影響
を与えるという欠点がある。
また、針状電極の材質についてはタングステン(W)が
一般的に使われておシ、そのほか、セラミックスやカー
ボン(%公昭59−16385号公報)、周期律表4.
5族で第4から6周期の元素の炭化物、ホウ化物、窒化
物(特開昭57−132632号公報)が反応性の強い
イオン化すべき物質にたえる材質として知られている。
しかしながら、これらの材質は融点が高く、脆いのでス
ポット溶接のような従来知られている簡便々方法で貯蔵
部およびヒータ一部との接合が困難であった。壕だ、特
願昭57−132662号公報に例示されている様に、
針状電極をカーボンヒーターで固定した構造では、実質
的な貯蔵部が存在しないので、イオン化すべき物質の蒸
発損失が多いので、イオン源としての寿命が短かい。
本発明はこのような欠点のないイオンビームの安定々電
界放射型イオン源を提供することを目的とする。
〔問題点を解決するだめの手段〕
本発明者らは、安定なイオンビームを得るだめに電界放
射型イオン源の構造についているいろ研究を行なった結
果、イオン化すべき物質の貯蔵部と針状電極を該物質と
濡れ性の悪い材料で接合し、該針状電極の基部を発熱体
を介して、導電性部材に」:I)把持されることにより
、前記のような欠点のない安定で長寿命なイオンビーム
が得られることをみいだした。
すなわち、本発明はイオン化すべき物質を加熱融解して
針状電極の先端に導き、電界を介して該物質のイオンビ
ームを得る電界放射型イオン源において、該物質の貯蔵
部と該針状電極との接合部が該物質と演れ性の悪い物質
からなり、該針状電極の基部を発熱体を介して導電性支
持部材により把持したことを特徴とする電界放射型イオ
ン源である。
以下、本発明について図面にしたがって説明する。
第1図は、本発明の電界放射型イオン源の断面図、第2
図は、本発明の電界放射型イオン源の主要部斜視図であ
る。
イオン化すべき物質1の貯蔵部2は、円筒形丑たは角形
の容器であってその底部を針状電極が貫通している。貯
蔵部はタンタル(Ta )のような耐熱性金属板を折シ
曲げ加工して製作するか、まタハチタン(T])、ジル
コニウム(Zr ) 、ニオブ(Nb )、タンタル(
Ta、 )、クロム(Cr )、タングステン(W)、
モリブデン(MO)等のホウ化物、炭化物、窒化物など
(たとえば、WO2TaC、CrB2 、  TiNな
ど)の焼結体を超音波加工、放電加工等により加工する
針状電極と貯蔵部との接合部6は、前記した溶接性の悪
い針状電極と貯蔵部を固定する目的のほかに、貯蔵部と
針状電極との隙間からイオン化すべき物質がはみ出るこ
とを防止する目的があシ、接合部の材料は、イオン化す
べき物質と濡れ性が悪いものなければならない。このよ
うな材料についての検討を行なった結果、MO,Cr、
  Zr、  ’ri。
Ta、W等のホウ化物、炭化物、窒化物などの比較的高
融点な無機化合物の粉末:Aと、Ni、Fe。
Co、Pd等の比較的低融点な金属粉末:B、さらにコ
ロイド状カーボン:c(日立粉末冶金社製商品名「ヒタ
ゾル」)を重量比でAが5o〜96%、Bが38〜5%
、Cが2〜45%の割合で配合し、さらに少量の水を加
えて混練した結合剤を接合部に塗布し、約150000
で数分間加熱することにより焼結する。
前記配合において、粉末Aは接合部の耐熱性を付与させ
る効果かあ、!>、51]%未満では、この電界放射型
イオン源を加熱使用するときに接合部が軟化変形する。
9ろチをこえると、焼結温度を高くしないと強固な接合
が出来ない。粉末Bが68係をこえると前述したように
電界放射型イオン源を加熱使用するときに接合部が軟化
変形し、5チ未満では焼結しない。コロイド状カーボン
:Cは前記AおよびB成分と混合することにょシ接合部
に塗布するのに適した流動性を有するペーストをつくる
ことができる。さらに、このCを含んだものを焼結する
ことにより接合部をイオン化すべき物質と濡れないよう
にする効果もある。すなわちCは2チ以上、好丑しくは
10%以上にすると、ペーストの流動性を改善でき、乾
燥時のヒビ割れ防止効果がある。一方、45%をこえる
と焼結が大変困難となり、接合部の強度が弱くなシ、使
用中に剥離を起こしやすくなる。
針状電極の基部5は、発熱体7a、7bを介してそれぞ
れ導電性支持部材8a、8bで把持される。針状電極の
基部5と発熱体との間に、溶融したイオン化すべき物質
と濡れにくい物質(例えば、グラツシーカーボン、熱分
解グラファイト、炭素シート)からなる隔壁9a、、9
bを設けると該物質の発熱体へのはみ出しをよシ完全に
防止することが出来る。
発熱体は、熱分解グラファイトを立方体に加工し/こも
のが適している。導電性支持部材は、タンタルなどの金
属が用いられる。
〔実施例〕
次に本発明による電界放射型イオン源の実施例について
述べる。
実施例1 断面が0.75 X O−75mmの正方形で長さ5−
Dimの角柱のWC焼結体(相対密度99チ)を機械研
磨で先端の曲率半径を3μmの針状に加工し、針状電極
としだ。
厚さ0−1mmのTa板を1辺が2 mrnの立方体の
カップ状に加工し、その底面に1辺が0.8imの正方
形の穴を開けたものを貯蔵部としだ。貯蔵部に針立粉末
冶金社製商品名「ヒタデル」)を60:30:10重量
係の割合で混合し必要に応じて水をくわえ、ペースト状
にした結合剤を塗布し、16000Cで2分間加熱し焼
結させた。丑だ、熱分解グラファイトを1辺が0.75
mmの立方体に加工し発熱体とした。隔壁として、厚さ
0−1mmの熱分解グラファイト板を用いた。導電性支
持部材は、Taで作製した。貯蔵部にイオン化すべき物
質として、Ni40Pd40B20 (原子比)の合金
をいれ、7 X 10−7torrの真空中で920°
Cに加熱して、引き出し電極10に8に■の電圧をかけ
てイオンビームの引き出しを行なったところ、全電流量
50μAのイオンビーム11がイ(Lられ’1 300
時間にわたシ安定に作動した。全電流量の変動率は、0
.5%/hour以下であった。使用後、イオン源を分
解して観察したが、接合部6、隔壁9a、9bおよび発
熱体7a、7bには、合金の付着は認められなかった。
実施例2 CrB2の焼結体からフローティングゾーン法により単
結晶を製造し、その単結晶を四角柱に加工した後、その
先端を電解研磨により曲率半径1.0μmに尖らせたも
のを針状電極とした。
WCの焼結体(相対密度99%)を直径5mvt。
高さ2.5朋の円柱に加工し、その円柱に超音波加工機
で、直径2.0mm、深さ2.0mmの窪みを開け、窪
みの中心に直径0.7mmの穴を貫通させたものを貯蔵
部とした。
貯蔵部に針状電極を挿入し、貯蔵部底部の穴と針状電極
の隙間にW2B5粉、C○粉、およびコロイド状カーボ
ン(実施例1と同じもの)を60:20=20@の重量
%の割合で混合してペースト状の接合剤を塗布し、15
50°Cで6分間加熱し、焼結させた。発熱体は、実施
例1と同じものを使用した。貯蔵部のイオン化すべき物
質としてAu 60S i 26Be 14合金(原子
比)をいれ1.OX 10−7torrの真空中で60
0°Cに加熱して、引き出し電圧6 K、Vでイオンビ
ームの引き出しを行なったμ ところ、全電流量10璽Aの安定々イオンビームが約4
00時間にわたシ得られた。
使用後、イオン源を分解して観察すると、貯蔵部は、合
金により濡れやすい材料であるため、貯蔵部の外側に合
金が付着していた。しかし、発熱体への合金のはい出し
は見られなかった。
〔発明の効果〕
本発明の電界放射型イオン源は、使用中にイオン化すべ
き物質が発熱体へはい出すことがないだめ安定なイオン
ビームが得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の電界放射型イオン源の断面図であシ
、第2図は、本発明の電界放射型イオン源の主要部斜視
図である。 1・・・イオン化すべき物質 2・・・貯蔵部 3・・・針状電極 4・・・針状電極の先端 5・・・針状電極の基部 6・・・接合部 7a、7b・・・発熱体 8a、8b・・・導電性支持部材 9a、9b・・・隔壁 10・・・引き出し電極 11・・・イオンビーム 特許出願人 電気化学工業株式会社 第1図 3−m−針仄鬼椅

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. イオン化すべき物質を加熱融解して針状電極の先端に導
    き、電界を介して該物質のイオンビームを得る電界放射
    型イオン源において、該物質の貯蔵部と該針状電極との
    接合部が該物質と濡れ性の悪い物質からなり、該針状電
    極の基部を発熱体を介して導電性支持部材により把持し
    たことを特徴とする電界放射型イオン源。
JP60281767A 1985-06-04 1985-12-14 電界放射型イオン源 Pending JPS62140340A (ja)

Priority Applications (4)

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JP60281767A JPS62140340A (ja) 1985-12-14 1985-12-14 電界放射型イオン源
EP86107442A EP0204297B1 (en) 1985-06-04 1986-06-02 Charged particle emission source structure
DE8686107442T DE3677062D1 (de) 1985-06-04 1986-06-02 Quelle geladener teilchen.
US06/870,530 US4721878A (en) 1985-06-04 1986-06-04 Charged particle emission source structure

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