JPS585985B2 - Ionization method - Google Patents
Ionization methodInfo
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- JPS585985B2 JPS585985B2 JP52110974A JP11097477A JPS585985B2 JP S585985 B2 JPS585985 B2 JP S585985B2 JP 52110974 A JP52110974 A JP 52110974A JP 11097477 A JP11097477 A JP 11097477A JP S585985 B2 JPS585985 B2 JP S585985B2
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Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、電子を引き出す電極の構造と電力印加手段
とにより、磁界を形成して電子にらせん運動を与え、イ
オン化しようとする気体状物質を効率よくイオン化する
とともに、その気体状物質が、イオン化しようとする物
質の雰囲気に浸された電極に付着するのを防止するよう
に子るイオン化方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention uses the structure of an electrode for drawing out electrons and a power application means to form a magnetic field and give spiral motion to the electrons, thereby efficiently ionizing a gaseous substance to be ionized. The present invention relates to an ionization method that prevents the gaseous substance from adhering to an electrode immersed in the atmosphere of the substance to be ionized.
一般に、室温で固体または液体の物質を蒸気化し、電子
衝撃によってイオン化して正イオンとし、あるいは電子
の付着によって負イオンさするためには、電子に積極的
にらせん運動を与え、蒸気化物質粒子との衝突確率を増
してやることがのぞましい。Generally, in order to vaporize a solid or liquid substance at room temperature and ionize it by electron bombardment to form positive ions, or to form negative ions by adhesion of electrons, the electrons are actively given a spiral motion, and the vaporized substance particles are It is desirable to increase the probability of collision with
この場合、ガス状気体を効率よくイオン化するためには
、外部にマグネットコイルなどを設けて直交電磁界を構
成し、電子にらせん運動を与える方法が用いられている
。In this case, in order to efficiently ionize the gaseous gas, a method is used in which a magnetic coil or the like is provided externally to form an orthogonal electromagnetic field and give spiral motion to the electrons.
ところで、イオン注入に使用されるイオン源のごとく、
限られた空間。By the way, like the ion source used for ion implantation,
limited space.
すなわちイオン生成室の内部のみで電子と蒸気化物質粒
子とを相互作用させる場合は、外部にマグネットコイル
をおくことは容易である。That is, if electrons and vaporized substance particles are to interact only inside the ion generation chamber, it is easy to place a magnet coil outside.
しかし、イオンブレーティングのように、るつぼの一端
から真空領域中へ流出または噴出している蒸気状の気体
状物質をイオン化するために、その気体状物質を取りま
くようにイオン化電極をおき、さらにその外側、多くの
場合、真空ペルジャー外部にマグネットコイルをおくこ
とは、実用上不都合である。However, in ion blating, in order to ionize the vaporous gaseous substance flowing out or spewing out into the vacuum region from one end of the crucible, an ionizing electrode is placed to surround the gaseous substance, and then It is practically inconvenient to place the magnet coil outside, in many cases outside the vacuum pelger.
また真空ペルジャー内にマグネットコイルをおくとして
も、イオン化しようとする気体状物質が、マグネットコ
イル表面に蒸着するのを防止しなければならず、るつぼ
加熱電力などによるコイルの温度上昇を防止するため、
熱遮蔽を設けなければならない。Furthermore, even if a magnet coil is placed inside a vacuum pelger, it is necessary to prevent gaseous substances that are about to be ionized from being deposited on the surface of the magnet coil, and to prevent the temperature of the coil from increasing due to crucible heating power, etc.
A heat shield must be provided.
この発明は、前記の点に留意し、簡単な構造と、電力印
加手段とにより、これらの欠点を解決するものであり、
つぎにこの発明をその実施例を示した図面とともに、詳
細に説明する。The present invention takes the above points into consideration and solves these drawbacks with a simple structure and power application means.
Next, the present invention will be explained in detail with reference to drawings showing embodiments thereof.
第1図において、蒸気化しイオン化しようとする物質1
は、たとえば通常の真空蒸着用るつぼ2から蒸気化され
、この発明にかかわるイオン化電極3に導入される。In Figure 1, substance 1 to be vaporized and ionized
is vaporized from, for example, a normal vacuum evaporation crucible 2 and introduced into the ionization electrode 3 according to the present invention.
なお、イオン化しようとする物質1の気体状物質4は、
噴射形るつぼから噴射されてもよく、また、他の方法で
送られてきてもよい。Note that the gaseous substance 4 of the substance 1 to be ionized is
It may be injected from an injectable crucible or delivered in other ways.
そして、前記イオン化電極3は、気体状物質4の雰囲気
中または気体状物質4をとりかこむように設置され、環
状に配設された電子を発生する陰極5と、その内側に設
けたほぼ環状またはらせん状の陽極6とからなり、必要
に応じ、断面コ字型の環状の遮蔽電極7を陰極5を囲む
ように設ける。The ionizing electrode 3 is installed in an atmosphere of a gaseous substance 4 or surrounding the gaseous substance 4, and includes a cathode 5 which generates electrons arranged in an annular manner, and a substantially annular or spiral cathode disposed inside the annular cathode 5. An annular shielding electrode 7 having a U-shaped cross section is provided to surround the cathode 5, if necessary.
そして、陰極5は、陰極5の両端に接続された陰極加熱
用電源8によって電子を放出するに適した温度に加熱さ
れ、陰極5の一端と陽極6の一端との間に接続された電
子加速用電源9により、陰極5からの電子引き出し用の
電界が形成される。The cathode 5 is heated to a temperature suitable for emitting electrons by a cathode heating power source 8 connected to both ends of the cathode 5, and an electron accelerator connected between one end of the cathode 5 and one end of an anode 6 The electric power source 9 forms an electric field for extracting electrons from the cathode 5.
この電子加速用電源9の電圧は、適当な電圧、すなわち
負イオンを発生させるときは、イオン化しようとする物
質の電離電圧以下の低電圧であり、また正イオンを発生
させるときは、電離電圧以上の電圧、主として数十v〜
数千ボルトの電圧である。The voltage of this electron acceleration power source 9 is an appropriate voltage, that is, when generating negative ions, it is a low voltage that is lower than the ionization voltage of the substance to be ionized, and when generating positive ions, it is a low voltage that is higher than the ionization voltage. voltage, mainly several tens of volts ~
The voltage is several thousand volts.
この電圧によって陰極5から放出される電子10は、環
状またはらせん状−極6の間隙を通過してイオン化しよ
うとする気体状物質4の存在する作用空間11に侵入す
る。Electrons 10 emitted from the cathode 5 due to this voltage pass through the gap between the annular or helical electrode 6 and enter the working space 11 in which the gaseous substance 4 to be ionized is present.
そして、陽極6は、電子加速用電源9の電圧により、陰
極5に対し正の電位に保持されると同時に、陽極6の両
端に接続された磁界形成用電源12により電流が流れ、
作用空間11に陽極6の軸方向、すなわち侵入してくる
電子の運動とほぼ直角方向の磁界が形成され、この磁界
により電子10は作用空間11でらせん運動を生じ、効
率よく気体状物質4と衝突してイオン化をおこなう。The anode 6 is held at a positive potential with respect to the cathode 5 by the voltage of the electron acceleration power source 9, and at the same time, a current flows through the magnetic field forming power source 12 connected to both ends of the anode 6.
A magnetic field is formed in the working space 11 in the axial direction of the anode 6, that is, in a direction almost perpendicular to the movement of the incoming electrons. Due to this magnetic field, the electrons 10 cause spiral motion in the working space 11, and are efficiently combined with the gaseous substance 4. Collision causes ionization.
つぎに、前記作用を概念的に平面図で示すと、第2図の
ようになる。Next, the above-mentioned action is conceptually shown in a plan view as shown in FIG. 2.
すなわち、陰極5から放出された電子10は、陽極6の
間を通過して作用空間11に侵入する。That is, electrons 10 emitted from the cathode 5 pass between the anodes 6 and enter the working space 11 .
この作用空間11には、陽極6の両端に流れる電流によ
って形成された磁界Bが、図示のように生ずるから、電
子10は図示のようにらせん運動を生ずる。In this working space 11, a magnetic field B formed by the current flowing across the anode 6 is generated as shown in the figure, so that the electrons 10 cause a spiral motion as shown in the figure.
また、陽極6の両端に流れる電流を供給する磁界形成用
電源12は、一般には2〜IOV、10〜50Aという
ような低電圧大電流となる。Further, the magnetic field forming power source 12 that supplies a current flowing to both ends of the anode 6 generally has a low voltage and a large current of 2 to IOV and 10 to 50 A.
なお、直流ばかりでなく、必要に応じて交流を印加する
ようにしてもよい。Note that not only direct current but also alternating current may be applied as necessary.
そして、前記磁界Bは、陽極6を流れる電流工とらせん
捲数N(はぼ環状のときは略1)との積NIに比例して
生じ、数十ガラスル数百ガウスの値に選ぶのが適当であ
る。The magnetic field B is generated in proportion to the product NI of the electric current flowing through the anode 6 and the number of spiral turns N (approximately 1 in the case of a circular ring), and is preferably selected to have a value of several tens of glass and several hundred Gauss. Appropriate.
さらに、通常陽極6には、イオン化しようとする気体状
物質4が衝突して付着することが多く、陽極6は、その
気体状物質4の蒸着によって実用上使用不能となり、あ
るいは陽極6に堆積した粒が飛びちって不具合を発生す
ることがある。Furthermore, the gaseous substance 4 that is intended to be ionized often collides with and adheres to the anode 6, and the anode 6 becomes practically unusable due to the deposition of the gaseous substance 4, or the anode 6 becomes unusable due to the deposition of the gaseous substance 4, or The particles may fly off and cause problems.
しかしこの発明においては、磁界形成用電源12による
電流により、陽極6が常時高温に加熱され、陽極6への
気体状物質4の蒸着が防止され、また時に応じて蒸着し
たものを加熱して再蒸発させ、除去される。However, in this invention, the anode 6 is constantly heated to a high temperature by the electric current from the magnetic field forming power source 12, preventing the vapor deposition of the gaseous substance 4 on the anode 6, and occasionally heating the vaporized substance to re-heat it. Evaporated and removed.
なお、陰極5の形状は、図示のものに限定されなく、環
状またはらせん状にし、陰極加熱用電源によって生ずる
磁界を、併用するようにしてもよいことは勿論である。Note that the shape of the cathode 5 is not limited to that shown in the drawings, and it goes without saying that the shape may be annular or spiral, and a magnetic field generated by a cathode heating power source may be used in combination.
また、陽極6の両端に流す電流は、連続的のほか、間欠
的に大電流を重量するようにしてもよくまた、パルス的
に印加するようにしてもよい。Furthermore, the current applied to both ends of the anode 6 may be applied continuously, intermittently with a large current, or in a pulsed manner.
さらに、陽極6の形状は、この発明の主旨が活かされれ
ば特に限定されるものではなく、たとえば環状またはら
せん状陽極6の保持として、補助的なメツシュや棒状部
品が付属していてもよく、要は、電流が環状またはらせ
ん状に流れて磁界が有効にできればよい。Further, the shape of the anode 6 is not particularly limited as long as the gist of the present invention is utilized; for example, an auxiliary mesh or rod-shaped part may be attached to hold the annular or spiral anode 6. In short, it is sufficient that the current flows in a circular or spiral shape to make the magnetic field effective.
以上のように、この発明のイオン化方法によると、特殊
な電極構造と電力印加手段とにより、磁界を形成して電
子にらせん運動を与え、イオン化しようとする気体状物
質を効率よくイオン化することができ、かつ、その気体
状物質が陽極に付着するのが防止され、また−極に付着
した物質が除去され、さらに、はぼ環状またはらせん状
に形成された陽極の外側に、環状の陰極が配設されてい
るため、電子放射に必要な陰極の表面積を、気体状物質
の噴射やイオン化の空間を邪魔することなく設定するこ
とができ、また、陰極の温度を電子放射に必要な温度に
保つために陰極に流す電流を、そのまま磁界の形成に共
用することができ、しかも構造もきわめて簡単であり、
安価なイオン化方法を提供するものである。As described above, according to the ionization method of the present invention, a magnetic field is formed using a special electrode structure and a power application means to give spiral motion to electrons, thereby efficiently ionizing the gaseous substance to be ionized. The gaseous substance is prevented from adhering to the anode, the substance adhering to the electrode is removed, and an annular cathode is placed outside the annular or spiral anode. Because of this, the surface area of the cathode required for electron emission can be set without disturbing the space for gaseous substance injection or ionization, and the temperature of the cathode can be adjusted to the temperature required for electron emission. The current passed through the cathode to maintain the magnetic field can be used directly to form the magnetic field, and the structure is extremely simple.
This provides an inexpensive ionization method.
第1図は、この発明のイオン化方法の1実施例を示した
切断斜視図、第2図は第1図の説明用平面図である。
4・・・気体状物質、5・・・陰極、6・・・陽極、8
・・・陰極加熱用電源、9・・・電子加速用電源、12
・・・磁界形成用電源。FIG. 1 is a cutaway perspective view showing one embodiment of the ionization method of the present invention, and FIG. 2 is an explanatory plan view of FIG. 1. 4... Gaseous substance, 5... Cathode, 6... Anode, 8
... Power source for cathode heating, 9... Power source for electron acceleration, 12
...Power supply for magnetic field formation.
Claims (1)
環状またはらせん状に形成された陽極を設け、前記陽極
に前記陰極よりの電子を引き出すための電圧を印加し1
.前記陰極より放出する電子を前記陽極の内側に導入し
、同時に、前記陽極の両端間に磁界形成用の電流を流し
、前記電流によって形成される磁界により、前記陽極の
内側に導入された電子にらせん運動を与え、前記陽極の
内側にあるイオン化しようとする気体状物質を効率よく
イオン化し、かつ前記陽極を流れる電流による陽極の加
熱により、前記イオン化しようとする気体状物質が陽極
に付着するのを防止または付着した物質を除去するよう
にすることを特徴とするイオン化方法。An anode formed in a hollow ring shape or a spiral shape is provided inside a cathode arranged in a ring shape that emits 1 electron, and a voltage is applied to the anode to extract electrons from the cathode.
.. Electrons emitted from the cathode are introduced inside the anode, and at the same time, a current for forming a magnetic field is passed between both ends of the anode, and the magnetic field formed by the current causes the electrons introduced inside the anode to A spiral motion is applied to efficiently ionize the gaseous substance to be ionized inside the anode, and the gaseous substance to be ionized is attached to the anode by heating the anode by the current flowing through the anode. An ionization method characterized by preventing or removing attached substances.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP52110974A JPS585985B2 (en) | 1977-09-12 | 1977-09-12 | Ionization method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP52110974A JPS585985B2 (en) | 1977-09-12 | 1977-09-12 | Ionization method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5443187A JPS5443187A (en) | 1979-04-05 |
| JPS585985B2 true JPS585985B2 (en) | 1983-02-02 |
Family
ID=14549204
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP52110974A Expired JPS585985B2 (en) | 1977-09-12 | 1977-09-12 | Ionization method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS585985B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5996261A (en) * | 1982-11-22 | 1984-06-02 | Agency Of Ind Science & Technol | Thin film forming device |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5236317Y2 (en) * | 1974-10-23 | 1977-08-18 |
-
1977
- 1977-09-12 JP JP52110974A patent/JPS585985B2/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5443187A (en) | 1979-04-05 |
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