JPS63301498A - 高電圧大電流イオンビ−ム加速装置 - Google Patents
高電圧大電流イオンビ−ム加速装置Info
- Publication number
- JPS63301498A JPS63301498A JP13594687A JP13594687A JPS63301498A JP S63301498 A JPS63301498 A JP S63301498A JP 13594687 A JP13594687 A JP 13594687A JP 13594687 A JP13594687 A JP 13594687A JP S63301498 A JPS63301498 A JP S63301498A
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- earth potential
- ion beam
- electrode plate
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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、イオン注入、核物理学、核工学、医学等に使
用される例えば１００万■を超える高電圧を与えて１ｍ
Ａ以上の大電流のイオンビームを得るに適した高電圧大
電流イオンビーム加速装置に関する。
用される例えば１００万■を超える高電圧を与えて１ｍ
Ａ以上の大電流のイオンビームを得るに適した高電圧大
電流イオンビーム加速装置に関する。
（従来の技術）
従来、イオンビーム加速装置として、第１図示のような
イオン源ａから放出されるイオンビームｂの通路の周囲
に、間隔を存して絶縁体Ｃで保持した環状の分割電極板
ｄを複数枚配列することにより加速管ｇを構成し、これ
らの分割電極板ｄの導入口ｅ側のものから導出口ｆ側の
ものへと電位勾配を与え、その電位差によりイオンビー
ムの加速を行なうようにしたものが知られている。
イオン源ａから放出されるイオンビームｂの通路の周囲
に、間隔を存して絶縁体Ｃで保持した環状の分割電極板
ｄを複数枚配列することにより加速管ｇを構成し、これ
らの分割電極板ｄの導入口ｅ側のものから導出口ｆ側の
ものへと電位勾配を与え、その電位差によりイオンビー
ムの加速を行なうようにしたものが知られている。
（発明が解決しようとする問題点）
前記した従来形式の加速装置では、分割電極１１ｉ１ｊ
ｄに１ｍ当り１００〜１５０万Ｖ程度以上の高電圧を与
え１ｍＡ以上の大電流のイオンビームを得ようとすると
、放電が発生して絶縁破壊を生ずる不都合かあった。こ
の絶縁破壊の原因は、基本的にはまず第１に加速管ｇ内
で絶縁体Ｃの内面に沿ってフラッシュオーバー放電が発
生することであり、第２に分割電極板間でイオン衝撃の
スパッタ作用により正負イオンが交換され加速管ｇ内で
局所的小放電が発生することである。
ｄに１ｍ当り１００〜１５０万Ｖ程度以上の高電圧を与
え１ｍＡ以上の大電流のイオンビームを得ようとすると
、放電が発生して絶縁破壊を生ずる不都合かあった。こ
の絶縁破壊の原因は、基本的にはまず第１に加速管ｇ内
で絶縁体Ｃの内面に沿ってフラッシュオーバー放電が発
生することであり、第２に分割電極板間でイオン衝撃の
スパッタ作用により正負イオンが交換され加速管ｇ内で
局所的小放電が発生することである。
こうした１次的な小放電が発生すると、絶縁体Ｃや分割
型ｔ！ｒ！仮ｄの表面に吸蔵されているガスが放出され
、ガスのイオン化によって放電の規模が拡大し、加速管
ｇ内の全体に放電が拡がり、加速管の全電圧が０に落ち
るブレークダウン現象を生ずることになる。そのため従
来は、上記の局所的小放電を小刻みに発生させることに
よって絶縁体Ｃや分割電極板ｄからのガス放出を促進し
、加速管ｇを漸次高電圧の使用状態に慣れさせるコンデ
ィションニングを行ない高電圧における連続使用に耐え
得るように調整している。
型ｔ！ｒ！仮ｄの表面に吸蔵されているガスが放出され
、ガスのイオン化によって放電の規模が拡大し、加速管
ｇ内の全体に放電が拡がり、加速管の全電圧が０に落ち
るブレークダウン現象を生ずることになる。そのため従
来は、上記の局所的小放電を小刻みに発生させることに
よって絶縁体Ｃや分割電極板ｄからのガス放出を促進し
、加速管ｇを漸次高電圧の使用状態に慣れさせるコンデ
ィションニングを行ない高電圧における連続使用に耐え
得るように調整している。
しかし乍らこの方法では安定な運転状態に到達するまで
に異常に長い時間を要することに問題があり、また到達
し得る最高電圧にも限界があって１００万Ｖを超える高
電圧になるとコンディショニングを行なった′にも係わ
らずブレークダウンを生ずる欠点がある。更に従来の高
電圧用の加速管は長くかつ大形になり勝ちで設置上の不
便がある。
に異常に長い時間を要することに問題があり、また到達
し得る最高電圧にも限界があって１００万Ｖを超える高
電圧になるとコンディショニングを行なった′にも係わ
らずブレークダウンを生ずる欠点がある。更に従来の高
電圧用の加速管は長くかつ大形になり勝ちで設置上の不
便がある。
本発明は加速管内の放電発生を抑制し速やかに最高電圧
に到達出来、しかも小形化可能な高電圧大電流イオンビ
ーム加速装置を提供することをその目的とするものであ
る。
に到達出来、しかも小形化可能な高電圧大電流イオンビ
ーム加速装置を提供することをその目的とするものであ
る。
（問題点を解決するための手段）
本発明では、前記目的を達成すべく、イオンビームの通
路の周囲に間隔を存して絶縁体で保持した環状の分割電
極板を複数枚配列し、これら電極の両端の一方をアース
電位、他方を高電圧として導入口から導出口へと電位勾
配を与えてイオンビームを加速する多段電極の加速コラ
ムを備えた加速管に於いて、該環状の分割電極板の単位
長さ当りの枚数を多くすると共に、各段の分割電極板の
うち一部のものの孔の口径を高電圧端で最小にしてアー
ス電位端で加速コラムの内径いっばいになるように次第
に拡げ、他のものの孔の口径を加速コラムの内径いっば
いに拡げて加速コラム内に略円錐形の通路を形成し、ま
た該加速管のアース電位端に対向してアース電位の電極
板を設けると共に該アース電位端と該電極板の間の通路
の周囲に負電位の円筒状の多孔電極を設け、更に該多孔
電極の側方に真空排気口を設けるようにした。
路の周囲に間隔を存して絶縁体で保持した環状の分割電
極板を複数枚配列し、これら電極の両端の一方をアース
電位、他方を高電圧として導入口から導出口へと電位勾
配を与えてイオンビームを加速する多段電極の加速コラ
ムを備えた加速管に於いて、該環状の分割電極板の単位
長さ当りの枚数を多くすると共に、各段の分割電極板の
うち一部のものの孔の口径を高電圧端で最小にしてアー
ス電位端で加速コラムの内径いっばいになるように次第
に拡げ、他のものの孔の口径を加速コラムの内径いっば
いに拡げて加速コラム内に略円錐形の通路を形成し、ま
た該加速管のアース電位端に対向してアース電位の電極
板を設けると共に該アース電位端と該電極板の間の通路
の周囲に負電位の円筒状の多孔電極を設け、更に該多孔
電極の側方に真空排気口を設けるようにした。
（作 用）
加速管内を真空に排気し、イオン源からのイオンビーム
が導入される導入口側の端部の電極に例えば１５０万Ｖ
の電圧を与えると共にイオンビームが導出される導出口
側の端部の電極にＯＶ又はこれに近い電圧を与え、これ
ら両端の電極間に介在する中間の分割電極板の夫々に導
入口側のものから例えば数万Ｖ刻みで次第に低くなる電
圧を与えておく。
が導入される導入口側の端部の電極に例えば１５０万Ｖ
の電圧を与えると共にイオンビームが導出される導出口
側の端部の電極にＯＶ又はこれに近い電圧を与え、これ
ら両端の電極間に介在する中間の分割電極板の夫々に導
入口側のものから例えば数万Ｖ刻みで次第に低くなる電
圧を与えておく。
そして多孔分割電極に例えば−３００ｖの電圧を与え、
イオン源から加速管内にイオンビームを導入すると、加
速コラム内の高電場によりイオンが加速され導出口から
高エネルギーのイオンビームが導出される。この場合、
加速コラムの単位長さ当りの分割電極板の枚数が多いた
めに隣接する分割電極板間の電位差が小さくなるのでフ
ラッシュオーバー放電が防止される。また加速コラムの
各段の電極のうち一部のものの孔の口径を高電圧端で最
小にしてアース電位端で加速コラムの内径いっばいにな
るように次第に拡げて形成されているため、イオン交換
放電は隣り合う分割電極板間か或は個々の電極板と加速
管の外部のアース電位にある電極板との間で起ることに
なるが、隣り合う電極板間では前記のように電位差が小
さくなっているのでイオン交換放電が起りにくい状態に
あり、前記アース電位の電極板との間には負電位の多孔
電極によって該電極面から加速コラムへ向う電子又は負
のイオンの流れを阻止するポテンシャルバリアが形成さ
れているので各分割電極とアース電位の電極板との間の
イオン交換放電が防止される。
イオン源から加速管内にイオンビームを導入すると、加
速コラム内の高電場によりイオンが加速され導出口から
高エネルギーのイオンビームが導出される。この場合、
加速コラムの単位長さ当りの分割電極板の枚数が多いた
めに隣接する分割電極板間の電位差が小さくなるのでフ
ラッシュオーバー放電が防止される。また加速コラムの
各段の電極のうち一部のものの孔の口径を高電圧端で最
小にしてアース電位端で加速コラムの内径いっばいにな
るように次第に拡げて形成されているため、イオン交換
放電は隣り合う分割電極板間か或は個々の電極板と加速
管の外部のアース電位にある電極板との間で起ることに
なるが、隣り合う電極板間では前記のように電位差が小
さくなっているのでイオン交換放電が起りにくい状態に
あり、前記アース電位の電極板との間には負電位の多孔
電極によって該電極面から加速コラムへ向う電子又は負
のイオンの流れを阻止するポテンシャルバリアが形成さ
れているので各分割電極とアース電位の電極板との間の
イオン交換放電が防止される。
それと同時に該電子が高電圧部の分割電極板と衝突する
ことによるＸ線の発生を防げて安全性が向上する。更に
該多孔電極の側方に排気口が設けられ、また加速コラム
内の分割電極板の孔の口径がアース電位端で最大に拡げ
られているので、加速管内に放出されるガスは高速で排
気され、管内での放電が生じ難くなる。
ことによるＸ線の発生を防げて安全性が向上する。更に
該多孔電極の側方に排気口が設けられ、また加速コラム
内の分割電極板の孔の口径がアース電位端で最大に拡げ
られているので、加速管内に放出されるガスは高速で排
気され、管内での放電が生じ難くなる。
（実施例）
本発明の実施例を別紙図面につき説明するに、第２図に
於て符号（１）は大電流のイオンビームを発生するイオ
ン源、（２）は該イオン源（１）から引き出されるイオ
ンビーム（３）を導入口〈４）から導入し、アース電位
の電極板（５ａ）の導出口（５）から加速して導出する
イオンビーム加速装置、（６）は該イオンビーム（３）
の通路の周囲に間隔（７）を存して絶縁体（８）で保持
した複数枚の環状の分割電極板（９）を配列し且つイオ
ンビーム（３）を加速すべく導入口（４）側の高電圧端
電極（９ａ）から導出口（５）側のアース電位端電極（
９ｂ）へ次第に低くなる電圧を夫々与えるようにした加
速コラムである。
於て符号（１）は大電流のイオンビームを発生するイオ
ン源、（２）は該イオン源（１）から引き出されるイオ
ンビーム（３）を導入口〈４）から導入し、アース電位
の電極板（５ａ）の導出口（５）から加速して導出する
イオンビーム加速装置、（６）は該イオンビーム（３）
の通路の周囲に間隔（７）を存して絶縁体（８）で保持
した複数枚の環状の分割電極板（９）を配列し且つイオ
ンビーム（３）を加速すべく導入口（４）側の高電圧端
電極（９ａ）から導出口（５）側のアース電位端電極（
９ｂ）へ次第に低くなる電圧を夫々与えるようにした加
速コラムである。
各電極（９）の間隔（７）は４ ｍ１１程度とし、従来
の加速コラムの１０ｍｍ以上の間隔よりも大幅に狭く、
単位長さ当りの分割電極板（９）の枚数を多く配置する
ようにし、更に各分割電極板（９）のうちの数枚おきの
電極板（９ｃ）の口径ｄを、導入口（４）側のものでは
最も狭く、導出口（５）側に行くに従い次第に口径ｄを
拡げ、加速コラム（６）内に略円錐形の通路を形成した
。
の加速コラムの１０ｍｍ以上の間隔よりも大幅に狭く、
単位長さ当りの分割電極板（９）の枚数を多く配置する
ようにし、更に各分割電極板（９）のうちの数枚おきの
電極板（９ｃ）の口径ｄを、導入口（４）側のものでは
最も狭く、導出口（５）側に行くに従い次第に口径ｄを
拡げ、加速コラム（６）内に略円錐形の通路を形成した
。
（’ＩＱは加速コラム（６）のアース電位端電極（９ｂ
）とアース電位の電極板（５ａ）の間の通路の周囲にイ
オンビームから遠く離して設けた負電位の円筒状の多孔
電極を示し、該多孔電極（’ｌ■は例えばメツシュで構
成され、−３００７の負電位が与えられる。（Ｉｔ）は
多孔電極（ＩＯの側方に設けた真空排気口で、該排気口
Ｃ１１）は大容量の排気能力を有する真空ポンプに接続
される。
）とアース電位の電極板（５ａ）の間の通路の周囲にイ
オンビームから遠く離して設けた負電位の円筒状の多孔
電極を示し、該多孔電極（’ｌ■は例えばメツシュで構
成され、−３００７の負電位が与えられる。（Ｉｔ）は
多孔電極（ＩＯの側方に設けた真空排気口で、該排気口
Ｃ１１）は大容量の排気能力を有する真空ポンプに接続
される。
その作動を説明するに、真空排気口（１１）から加速コ
ラム（６）内が例えばＩＯ″６〜ｌＯ°” Ｔｏｒｒ程
度になるように真空排気し、５０枚の電極（９）のうち
高電圧端電極（９ａ）に１５０万Ｖの電位を与えると共
にその前方即ちアース電位端電極（９ｂ）に近づくに従
い１４７万■、１４４万Ｖと順次３万Ｖずつ低くなる電
位を与え、最も導出口（５）寄りのアース電位端電極（
９ｂ）をＯＶとする。そして多孔分割電極ｌ″ＩＯに一
３００Ｖを与え、イオン源（１）から導入口（４）を通
してイオンビーム（３）を導入すると加速コラム（６）
内でイオンビーム（３）が加速され、導出口（５）から
導出される。
ラム（６）内が例えばＩＯ″６〜ｌＯ°” Ｔｏｒｒ程
度になるように真空排気し、５０枚の電極（９）のうち
高電圧端電極（９ａ）に１５０万Ｖの電位を与えると共
にその前方即ちアース電位端電極（９ｂ）に近づくに従
い１４７万■、１４４万Ｖと順次３万Ｖずつ低くなる電
位を与え、最も導出口（５）寄りのアース電位端電極（
９ｂ）をＯＶとする。そして多孔分割電極ｌ″ＩＯに一
３００Ｖを与え、イオン源（１）から導入口（４）を通
してイオンビーム（３）を導入すると加速コラム（６）
内でイオンビーム（３）が加速され、導出口（５）から
導出される。
この場合、加速コラム（６）内の最大電位差は１５０万
Ｖ状態にあり、通常では放電の発生し易い状態にあるが
、単位長さ当りの分割電極板（９）の枚数が多く隣接す
る分割電極板間の電位差が３万Ｖと小さいので分割電極
板（９） （９）間の放電の発生が防止される。
Ｖ状態にあり、通常では放電の発生し易い状態にあるが
、単位長さ当りの分割電極板（９）の枚数が多く隣接す
る分割電極板間の電位差が３万Ｖと小さいので分割電極
板（９） （９）間の放電の発生が防止される。
また、イオンがアース電位の電極板（５ａ）に当ったと
きに負のイオンや電子が発生し、これが加速コラム（６
）から漏れてくる高電場に引かれて分割電極板（９）に
衝突するとイオン交換放電が発生してブレークダウンの
原因となるが、加速コラム（６）の端部とアース電位の
電極’＆ （５ａ）の間には負電位の円筒状の多孔電極
（ＩＯによりポテンシャルバリヤが設けられているので
、アース電位の電極板（５ａ）へのイオン衝突で生じた
負のイオンや電子は加速コラム（６）内への流入が阻ま
れ、イオン交換放電が防止される。更に加速コラム（６
）内の分割電極板（９）や絶縁体（８）の表面から放出
されるガスは、分割電極（９）の口径ｄが導出口（５）
側のもの程拡げられているので、迅速に排気口（＋１）
へと排出することが出来、加速コラム（６）内に放出ガ
スが溜って放電することを防止出来る。
きに負のイオンや電子が発生し、これが加速コラム（６
）から漏れてくる高電場に引かれて分割電極板（９）に
衝突するとイオン交換放電が発生してブレークダウンの
原因となるが、加速コラム（６）の端部とアース電位の
電極’＆ （５ａ）の間には負電位の円筒状の多孔電極
（ＩＯによりポテンシャルバリヤが設けられているので
、アース電位の電極板（５ａ）へのイオン衝突で生じた
負のイオンや電子は加速コラム（６）内への流入が阻ま
れ、イオン交換放電が防止される。更に加速コラム（６
）内の分割電極板（９）や絶縁体（８）の表面から放出
されるガスは、分割電極（９）の口径ｄが導出口（５）
側のもの程拡げられているので、迅速に排気口（＋１）
へと排出することが出来、加速コラム（６）内に放出ガ
スが溜って放電することを防止出来る。
尚、図示の例では１０枚の分割電極板（９ａ）の口径ｄ
を次第に拡げるようにしたが、全電極（９）の口径ｄを
次第に拡げるように形成することも可能である。また必
要ならば、タンデム加速器の低エネルギー側加速管とし
てアース電位側より負のイオンを導入して加速するよう
にしてもよい。
を次第に拡げるようにしたが、全電極（９）の口径ｄを
次第に拡げるように形成することも可能である。また必
要ならば、タンデム加速器の低エネルギー側加速管とし
てアース電位側より負のイオンを導入して加速するよう
にしてもよい。
（発明の効果）
以上のように、本発明によるときはイオンビームの加速
コラムの分割電極板の単位長さ当りの枚数を多くすると
共に環状の分割電極板の口径を高電圧端のものからアー
ス電位端へと次第に拡げ、加速管の端部と導出口を備え
たアース電位の電極板との間の通路の周囲に円筒状の負
電位の多孔分割電極を設け、その側方に真空排気口を設
けるようにしたので、電極間に高電圧を与えてもフラッ
シュオーバー放電が発生せず、また負電位の多孔電極が
２次イオンの加速コラム内への流入を阻止するのでイオ
ン交換放電の発生も防止出来、長時間のコンディショニ
ングを不要となし得、さらに装置の長さを短くし小形化
が可能になる等の効果がある。
コラムの分割電極板の単位長さ当りの枚数を多くすると
共に環状の分割電極板の口径を高電圧端のものからアー
ス電位端へと次第に拡げ、加速管の端部と導出口を備え
たアース電位の電極板との間の通路の周囲に円筒状の負
電位の多孔分割電極を設け、その側方に真空排気口を設
けるようにしたので、電極間に高電圧を与えてもフラッ
シュオーバー放電が発生せず、また負電位の多孔電極が
２次イオンの加速コラム内への流入を阻止するのでイオ
ン交換放電の発生も防止出来、長時間のコンディショニ
ングを不要となし得、さらに装置の長さを短くし小形化
が可能になる等の効果がある。
第１図は従来例の断面線図、第２図は本発明の実施例の
裁断側面図を示す。 （３）・・・イオンビーム （４）・・・導入口 （５）・・・導出口 （５ａ）・・・アース電位の電極板 （６）・・・加速コラム （７）・・・間隔 （８）・・・絶縁体 （９）（９ｃ）・・・分割電極板 （９ａ）・・・高電圧端電極 （９ｂ）・・・アース電位端電極 （１０・・・多孔電極 （Ｉｖ・・・真空排気口 外２名 −
裁断側面図を示す。 （３）・・・イオンビーム （４）・・・導入口 （５）・・・導出口 （５ａ）・・・アース電位の電極板 （６）・・・加速コラム （７）・・・間隔 （８）・・・絶縁体 （９）（９ｃ）・・・分割電極板 （９ａ）・・・高電圧端電極 （９ｂ）・・・アース電位端電極 （１０・・・多孔電極 （Ｉｖ・・・真空排気口 外２名 −
Claims (1)
- イオンビームの通路の周囲に間隔を存して絶縁体で保持
した環状の分割電極板を複数枚配列し、これら電極の両
端の一方をアース電位、他方を高電圧として導入口から
導出口へと電位勾配を与えてイオンビームを加速する多
段電極の加速コラムを備えた加速管に於いて、該環状の
分割電極板の単位長さ当りの枚数を多くすると共に、各
段の分割電極板のうち一部のものの孔の口径を高電圧端
で最小にしてアース電位端で加速コラムの内径いっぱい
になるように次第に拡げ、他のものの孔の口径を加速コ
ラムの内径いっぱいに拡げて加速コラム内に略円錐形の
通路を形成し、また該加速管のアース電位端に対向して
アース電位の電極板を設けると共に該アース電位端と該
電極板の間の通路の周囲に負電位の円筒状の多孔電極を
設け、更に該多孔電極の側方に真空排気口を設けたこと
を特徴とする高電圧大電流イオンビーム加速装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13594687A JPH0824075B2 (ja) | 1987-05-30 | 1987-05-30 | 高電圧大電流イオンビ−ム加速装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13594687A JPH0824075B2 (ja) | 1987-05-30 | 1987-05-30 | 高電圧大電流イオンビ−ム加速装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63301498A true JPS63301498A (ja) | 1988-12-08 |
| JPH0824075B2 JPH0824075B2 (ja) | 1996-03-06 |
Family
ID=15163539
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13594687A Expired - Fee Related JPH0824075B2 (ja) | 1987-05-30 | 1987-05-30 | 高電圧大電流イオンビ−ム加速装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0824075B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0443899U (ja) * | 1990-08-19 | 1992-04-14 |
-
1987
- 1987-05-30 JP JP13594687A patent/JPH0824075B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0443899U (ja) * | 1990-08-19 | 1992-04-14 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0824075B2 (ja) | 1996-03-06 |
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Legal Events
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