JPH0760651B2 - Surface ionization type ion source - Google Patents
Surface ionization type ion sourceInfo
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- JPH0760651B2 JPH0760651B2 JP60032645A JP3264585A JPH0760651B2 JP H0760651 B2 JPH0760651 B2 JP H0760651B2 JP 60032645 A JP60032645 A JP 60032645A JP 3264585 A JP3264585 A JP 3264585A JP H0760651 B2 JPH0760651 B2 JP H0760651B2
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- compound
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- ion
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J27/00—Ion beam tubes
- H01J27/02—Ion sources; Ion guns
- H01J27/26—Ion sources; Ion guns using surface ionisation, e.g. field effect ion sources, thermionic ion sources
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は表面電離型イオン源に係り、特に二次イオン質
量分析装置やイオンビームを用いて微細構造体の加工を
行なう装置におけるイオン源として使用するのに適した
表面電離型イオン源に関する。Description: FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a surface ionization type ion source, and more particularly to a use as an ion source in a secondary ion mass spectrometer or an apparatus for processing a fine structure using an ion beam. Surface ionization type ion source suitable for
従来の多孔質エミッタ材を用いた表面電離型イオン源
は、エッチ、エー、ストームス（H.A.Storms）ら、アナ
リティカルケミストリー（Analytical Chemistry）49,
P.2023〜2030に示すように（第１図参考）、Ｗの多孔質
エミッタを用い、イオン源材料として、セシウム（Cs）
を用いている。しかしこの金属Csは空気中では安定に存
在することができず、激しい発熱反応をするため、危険
な物質であり、取り扱いには十分な注意が必要である。
そのためCsのイオン源への供給方法が複雑となったり、
イオン源の保守のため機構が複雑となったりする。他の
イオン種でも単元素物質では空気中で活性なものは同様
な問題が生じる。Surface ionization type ion sources using conventional porous emitter materials are available from Etch, A., HAStorms et al., Analytical Chemistry 49 ,
As shown in P.2023 to 2030 (see Fig. 1), cesium (Cs) is used as an ion source material by using a W porous emitter.
Is used. However, this metal Cs cannot be stably present in the air and undergoes a violent exothermic reaction, so it is a dangerous substance and must be handled with care.
Therefore, the method of supplying Cs to the ion source becomes complicated,
The mechanism becomes complicated due to the maintenance of the ion source. With other ionic species, a single-element substance that is active in air causes the same problem.
本発明の目的は、化合物であるイオン源材料の構成元素
のイオンビームが得られ、取り扱い上の危険がなく、構
造が簡単な表面電離型イオン源を提供することにある。An object of the present invention is to provide a surface ionization type ion source which can obtain an ion beam of constituent elements of an ion source material which is a compound, has no danger in handling, and has a simple structure.
本発明の特徴は、上記の目的を達成するためにイオン源
材料として化合物を用い、イオンエミッタチップにイオ
ン源材料に対して還元性のある物質の多孔質体もしくは
還元性物質を混合した多孔質体を用いて、これらの保持
体外より加熱することにより上記イオン源材料として用
いた化合物が上記多孔質エミッタチップを通過する際に
還元されて単元素としてエミッタ表面に供給され、表面
電離機構によりイオンビームを形成させることにある。A feature of the present invention is to use a compound as an ion source material in order to achieve the above-mentioned object, and use a porous body of a substance that is reducible with respect to the ion source material or a porous body in which a reducing substance is mixed in the ion emitter tip. The compound used as the ion source material is reduced by being heated from the outside of the holding body using the body and is supplied to the emitter surface as a single element when passing through the porous emitter tip. To form a beam.
以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。本発
明の表面電離型イオン源は、イオン源材料３を貯蔵する
イオン源材料溜１、スリーブ２の先端に設けられた本発
明のイオンエミッタ６（拡大図を第２図に示す）、イオ
ン源材料３およびイオンエミッタ６を加熱するための電
子線加熱用フィラメント５、フィラメント５より放出さ
れる電子ビームを制御するためのウエネルト電極４、イ
オンビーム制御用制御電極７およびイオン引き出し電極
８より構成されている。イオンエミッタ６は、粒径が５
μｍ〜５μｍのＷの粉体に同程度の粒径のZrH2の粉体を
10％混合したものを焼結した多孔質体を用いた。ZrH2は
焼結の際、活性化され還元剤として働く。焼結体の空孔
率は５〜30％の範囲で調整した。An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. The surface ionization type ion source of the present invention comprises an ion source material reservoir 1 for storing an ion source material 3, an ion emitter 6 of the present invention provided at the tip of a sleeve 2 (enlarged view is shown in FIG. 2), an ion source. An electron beam heating filament 5 for heating the material 3 and the ion emitter 6, a Wehnelt electrode 4 for controlling the electron beam emitted from the filament 5, an ion beam control electrode 7 and an ion extraction electrode 8. ing. The particle size of the ion emitter 6 is 5
ZrH 2 powder of similar particle size to W powder of μm to 5 μm
A porous body obtained by sintering a mixture of 10% was used. ZrH 2 is activated during sintering and acts as a reducing agent. The porosity of the sintered body was adjusted within the range of 5 to 30%.
本イオン源の動作原理は次の通りである。イオン源材料
にCsClを用いた場合を説明する。第１図においてイオン
源の1,2,3にイオン源材料を充填し、真空排気を行い、
フィラメント５を加熱し、電子放出状態に保ち、フィラ
メント５およびウエネルト電極４とイオンエミッタ2,6
との間に電子加速電圧を印加し、イオンエミッタ6,スリ
ーブ２およびイオン源材料３を電子衝撃により約1000℃
に加熱する。これによりイオン源材料３であるCsClを気
化させイオンエミッタ内に供給する。そして通過する際
にCsClは還元されてCsがイオンエミッタ６の表面に供給
され、表面電離機構によりCsイオンとして放出される。
放出したCsイオンは、引き出し電極８と制御電極７との
つくる電界によりイオンビーム９として引き出される。
本イオン源により、全放出イオン電流として数mAが得ら
れ、実用化が達成できた。The operating principle of this ion source is as follows. The case where CsCl is used as the ion source material will be described. In Fig. 1, 1, 2 and 3 of the ion source are filled with the ion source material and evacuated,
The filament 5 is heated to maintain the electron emission state, and the filament 5 and the Wehnelt electrode 4 and the ion emitters 2, 6
An electron acceleration voltage is applied between the ion emitter 6, the sleeve 2 and the ion source material 3 by electron impact to about 1000 ° C.
Heat to. As a result, CsCl as the ion source material 3 is vaporized and supplied into the ion emitter. When passing, CsCl is reduced and Cs is supplied to the surface of the ion emitter 6 and is released as Cs ions by the surface ionization mechanism.
The released Cs ions are extracted as an ion beam 9 by the electric field created by the extraction electrode 8 and the control electrode 7.
With this ion source, several mA was obtained as the total emitted ion current, and commercialization was achieved.
本発明によれば、単体としては危険な元素の安定な化合
物をイオン源材料として用いているので取り扱い時の安
全性が保証され、イオン源の交換再生が容易であり、ま
た還元剤をイオンエミッタの中に少なくとも混入させる
ことによって、極めて構造が簡単な表面電離型イオン源
を提供することができる。According to the present invention, as a simple substance, a stable compound of a dangerous element is used as an ion source material, so that safety in handling is guaranteed, exchange regeneration of the ion source is easy, and a reducing agent is used as an ion emitter. A surface ionization type ion source having an extremely simple structure can be provided by at least mixing it in the.
第１図は、本発明の一実施例の縦断面図、第２図は、イ
オンエミッタの斜視図である。 １……イオン源材料溜、２……スリーブ、３……イオン
源材料、４……ウエネルト電極、５……フィラメント、
６……イオンエミッタ、７……イオンビーム制御用制御
電極、８……イオン引き出し電極、９……イオンビー
ム。FIG. 1 is a vertical sectional view of an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a perspective view of an ion emitter. 1 ... Ion source material reservoir, 2 ... Sleeve, 3 ... Ion source material, 4 ... Wehnelt electrode, 5 ... Filament,
6 ... Ion emitter, 7 ... Ion beam control electrode, 8 ... Ion extraction electrode, 9 ... Ion beam.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 会田 敏之 東京都国分寺市東恋ヶ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (56)参考文献 特開 昭58−42149（ＪＰ，Ａ) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Toshiyuki Aida 1-280, Higashi Koigakubo, Kokubunji City, Tokyo Inside Central Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (56) Reference JP-A-58-42149 (JP, A)
Claims (4)
ン源材料を供給し、該イオンエミッタの表面からイオン
源材料を構成する元素を表面電離機構によってイオン化
してイオンビームとして引き出すように構成されてなる
表面電離型イオン源において、上記のイオン源材料は少
なくとも２種類以上の構成元素からなる化合物から成っ
ており、上記の多孔質体はその内部に供給される上記化
合物と反応して上記化合物を還元させる性質を有する材
料から成っていることを特徴とする表面電離型イオン
源。1. An ion source material is supplied into an ion emitter made of a porous material, and elements constituting the ion source material are ionized from the surface of the ion emitter by a surface ionization mechanism to be extracted as an ion beam. In the surface ionization type ion source, the ion source material is composed of a compound composed of at least two kinds of constituent elements, and the porous body reacts with the compound supplied into the inside thereof to form the compound. A surface ionization type ion source characterized by comprising a material having a property of reducing hydrogen.
オンを形成させるための第１の物質の粉体と上記化合物
に対して還元性を有する第２の物質の粉体とを混合して
焼結してなる多孔質体であることを特徴とする特許請求
の範囲第１項に記載の表面電離型イオン源。2. The above-mentioned porous body is a mixture of a powder of a first substance for forming ions by a surface ionization mechanism and a powder of a second substance having a reducing property with respect to the compound. The surface ionization ion source according to claim 1, which is a porous body formed by sintering.
記の多孔質体はタングステンと上記セシウム化合物に対
して還元性を有する物質との混合物からなる多孔質体で
あることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の表
面電離型イオン源。3. The compound is a cesium compound, and the porous body is a porous body made of a mixture of tungsten and a substance having a reducing property with respect to the cesium compound. 2. The surface ionization type ion source according to item 1 above.
記の多孔質体はタングステンの粉体と水素化ジルコニウ
ムの粉体とを混合して焼結してなる多孔質体であること
を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の表面電離型
イオン源。4. The above compound is a cesium compound, and the above porous body is a porous body obtained by mixing and sintering a powder of tungsten and a powder of zirconium hydride. The surface ionization type ion source according to claim 1.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60032645A JPH0760651B2 (en) | 1985-02-22 | 1985-02-22 | Surface ionization type ion source |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60032645A JPH0760651B2 (en) | 1985-02-22 | 1985-02-22 | Surface ionization type ion source |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61193334A JPS61193334A (en) | 1986-08-27 |
| JPH0760651B2 true JPH0760651B2 (en) | 1995-06-28 |
Family
ID=12364585
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60032645A Expired - Lifetime JPH0760651B2 (en) | 1985-02-22 | 1985-02-22 | Surface ionization type ion source |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0760651B2 (en) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5842149A (en) * | 1981-09-04 | 1983-03-11 | Jeol Ltd | Cesium ion source |
-
1985
- 1985-02-22 JP JP60032645A patent/JPH0760651B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61193334A (en) | 1986-08-27 |
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