JPH0831359B2 - Quadrupole particle accelerator and operating method thereof - Google Patents
Quadrupole particle accelerator and operating method thereofInfo
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- JPH0831359B2 JPH0831359B2 JP2038230A JP3823090A JPH0831359B2 JP H0831359 B2 JPH0831359 B2 JP H0831359B2 JP 2038230 A JP2038230 A JP 2038230A JP 3823090 A JP3823090 A JP 3823090A JP H0831359 B2 JPH0831359 B2 JP H0831359B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は四重極粒子加速装置、及びその運転方法に係
り、特に、種々のイオンを加速するものに好適な四重極
粒子加速装置、及びその運転方法に関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a quadrupole particle accelerator and an operating method thereof, and particularly to a quadrupole particle accelerator suitable for accelerating various ions, And its operating method.
従来の四重極粒子加速装置は、例えば特開昭60−1151
99号公報に開示されている。A conventional quadrupole particle accelerator is disclosed in, for example, JP-A-60-1151.
It is disclosed in Japanese Patent Publication No. 99.
この従来の四重極粒子加速装置を第4図を用いて説明
する。該図に示すごとく、四重極電極1、2、3、及び
4は絶縁物6を介して加速管5から絶縁されている。ま
た、加速管5の外部にはインダクタンスLのコイル8と
容量Cの可変コンデンサ7とからなる共振回路が設置さ
れている。この共振回路には、発振器11の出力が増幅器
10で増幅された後、カップリングコイル9を通して供給
される。This conventional quadrupole particle accelerator will be described with reference to FIG. As shown in the figure, the quadrupole electrodes 1, 2, 3, and 4 are insulated from the accelerating tube 5 via an insulator 6. Further, a resonance circuit including a coil 8 having an inductance L and a variable capacitor 7 having a capacitance C is installed outside the acceleration tube 5. The output of the oscillator 11 is
After being amplified at 10, it is supplied through the coupling coil 9.
これにより、イオン種が変わっても、それに応じて周
波数を変えてやれば、出力エネルギーを任意に決めるこ
とができるものである。Thus, even if the ion species changes, the output energy can be arbitrarily determined by changing the frequency accordingly.
しかしながら、上記した従来の四重極粒子加速装置
は、4本の四重極電極1、2、3、及び4の直流電位が
アース電位に強制設置されており、その直流電位を任意
の電位に調整できるようにはなっていなかった。つま
り、上記従来技術は、種々のイオンを加速する際の実用
上の調整(イオン源の加速電圧、四重極電極の発生電圧
等)までは配慮がなされておらず、特に、イオン種を変
えた場合に、四重極粒子加速器への入射イオンビーム電
流が大幅に減少するという問題があった。However, in the conventional quadrupole particle accelerator described above, the DC potentials of the four quadrupole electrodes 1, 2, 3, and 4 are forcibly set to the ground potential, and the DC potential is set to an arbitrary potential. It wasn't adjustable. In other words, the above-mentioned prior art does not consider practical adjustment (accelerating voltage of the ion source, generated voltage of the quadrupole electrode, etc.) when accelerating various ions. In that case, there was a problem that the incident ion beam current to the quadrupole particle accelerator was significantly reduced.
本発明は上述の点に鑑みなされたもので、その目的と
するところは、種々のイオンを加速する場合であって
も、四重極粒子加速器への入射イオンビーム電流を減少
させることはなく、それぞれのイオン種ごとに常に最大
のイオンビーム電流を得ることのできる四重極粒子加速
装置、及びその運転方法を提供することにある。The present invention has been made in view of the above points, and its object is to reduce the incident ion beam current to the quadrupole particle accelerator even when accelerating various ions. It is an object of the present invention to provide a quadrupole particle accelerator that can always obtain the maximum ion beam current for each ion species, and an operating method thereof.
本発明では上記目的を達成するために、加速管に絶縁
物を介して設けられ、互いに向き合った面が波打った構
造の四重極電極が、チョークコイルを介して接地電位に
ある直流可変電源と接続されている四重極粒子加速装
置、又は四重極電極の向き合った面を波打たせた構造の
四重極粒子加速装置を運転するに際し、前記四重極電極
の4本の電極の電位を同電位のまま任意の直流電位に調
整して、常に入射するビームの電流値を最大にできるよ
うにした四重極粒子加速装置の運転方法としたことを特
徴とする。In the present invention, in order to achieve the above object, a quadrupole electrode having a structure in which an accelerating tube is provided with an insulator interposed therebetween, and the surfaces facing each other are wavy, and a DC variable power source having a ground potential via a choke coil When operating the quadrupole particle accelerator connected to the quadrupole particle accelerator or the quadrupole particle accelerator having a structure in which the facing surfaces of the quadrupole electrodes are corrugated, It is characterized in that the electric potential is adjusted to an arbitrary DC electric potential while maintaining the same electric potential so that the current value of the always incident beam can be maximized.
四重極電極を任意の直流電位に調整できるようにする
と、四重極粒子加速器に入射するイオンビームを生成し
ているイオン源の引出し電圧を自由に選択することがで
きる。それによって、種々のイオンを加速する場合に
も、それぞれのイオン源に応じた最適なイオン源引出し
電圧を設定でき、最大のイオンビーム電流を得ることが
できる。詳細を以下に述べる。If the quadrupole electrode can be adjusted to an arbitrary DC potential, the extraction voltage of the ion source that generates the ion beam incident on the quadrupole particle accelerator can be freely selected. Thereby, even when accelerating various ions, an optimum ion source extraction voltage can be set according to each ion source, and a maximum ion beam current can be obtained. The details will be described below.
四重極粒子加速器でイオンを加速する場合、イオン種
を変えると、それに応じて四重極粒子加速器へ入射する
イオンビームのエネルギーを変える必要がある。この入
射イオンエネルギーを決定するのがイオン源の引出し電
圧である。イオンの質量数をM、電荷数をeとすると、
(M/e)に比例して入射イオンエネルギーVAを調整する
必要がある。When accelerating the ions with the quadrupole particle accelerator, it is necessary to change the energy of the ion beam incident on the quadrupole particle accelerator according to the change of the ion species. It is the extraction voltage of the ion source that determines this incident ion energy. If the mass number of ions is M and the charge number is e,
It is necessary to adjust the incident ion energy V A in proportion to (M / e).
従って、イオン種を変える度に、この比例関係を使っ
てVAを調整することになる。一方、イオン源の引出し電
圧は、引出し電流、ビーム形状などとの関係から、最大
とイオンビーム電流を得るにはイオン種ごとに最適な値
VBが存在し、一般にVAとVBは一致しない。Therefore, each time the ion species is changed, V A is adjusted using this proportional relationship. On the other hand, the extraction voltage of the ion source is the optimum value for each ion species to obtain the maximum and ion beam current from the relationship with the extraction current and the beam shape.
V B exists and V A and V B generally do not match.
以上の背景から、常に最適なVBを設定した状態で四重
極粒子加速器の加速を行わせるには、上述のVAとVBとの
差に相当する電圧VCを四重極電極に印加すればようこと
になる。これにより、常に最大のイオンビーム電流を四
重極粒子加速器に入射することができる。From the above background, in order to accelerate the quadrupole particle accelerator with the optimum V B always set, the voltage V C corresponding to the above difference between V A and V B is applied to the quadrupole electrode. It will be the case if it is applied. As a result, the maximum ion beam current can always be incident on the quadrupole particle accelerator.
以下、本発明の一実施例を第1図に基づいて説明す
る。An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.
該図に示すごとく、四重極電極1、2、3、及び4
は、絶縁物6を介して加速管5から絶縁されている。こ
の加速管5の外部には、可変コンデンサ7と二次コイル
8とからなる共振回路が設置されている。As shown in the figure, the quadrupole electrodes 1, 2, 3, and 4
Are insulated from the accelerating tube 5 via an insulator 6. A resonance circuit including a variable capacitor 7 and a secondary coil 8 is installed outside the acceleration tube 5.
更に、この共振回路は、チョークコイル12を介して直
流可変電源13と接続されており、四重極電極1、2、
3、及び4全体の直流電位を任意に設定することができ
るようになっている。尚、発振器11の出力は、増幅器10
で増幅された後、一次コイル9を通して共振回路に供給
される。これにより、イオン種を変えた場合にも、それ
に応じた直流電位を設定することができる。Further, this resonance circuit is connected to the DC variable power supply 13 via the choke coil 12, and the quadrupole electrodes 1, 2,
The DC potentials of 3 and 4 as a whole can be arbitrarily set. The output of the oscillator 11 is the amplifier 10
After being amplified by, it is supplied to the resonance circuit through the primary coil 9. As a result, even when the ion species is changed, the DC potential can be set accordingly.
従って、常にイオン源の引出し電圧を最適に保つこと
ができ、常に最大のイオンビーム電流を得ることができ
る。この詳細を第2図により説明する。Therefore, the extraction voltage of the ion source can always be kept optimum, and the maximum ion beam current can always be obtained. The details will be described with reference to FIG.
該図に示すごとく、イオン源14で生成したイオンは、
イオン引出し系15に加速電圧VBを印加して引出される。
この加速電圧VBは、四重極粒子加速器17に入射する入射
イオンビーム19が最大となるときの電圧である。一方、
四重極電極の形状から決まる加速に必要な四重極粒子入
射イオンエネルギーをVAとすると、四重極電極には、VC
=VB−VAの電圧を印加すればよいことになる。この方式
により、加速条件を満足させながら常に最大のイオンビ
ーム電流を加速することができ、イオン打ち込み室18に
おいて、最大の加速イオンビーム20を打ち込むことが可
能となった。As shown in the figure, the ions generated by the ion source 14 are
It is extracted by applying an acceleration voltage V B to the ion extraction system 15.
The acceleration voltage V B is a voltage when the incident ion beam 19 incident on the quadrupole particle accelerator 17 is maximized. on the other hand,
When a quadrupole particle incident ion energy required for acceleration determined by the shape of the quadrupole electrodes and V A, the quadrupole electrodes, V C
= It is sufficient to apply a voltage of V B -V A. With this method, the maximum ion beam current can be always accelerated while satisfying the acceleration condition, and the maximum accelerated ion beam 20 can be implanted in the ion implantation chamber 18.
尚、四重極粒子加速器17を直流電位的に設置電位から
浮かせたことにより、四重極粒子加速器17の入射側にイ
オン減速系16が生じる。このイオン減速系16は、一般に
イオンビームを発散させる作用がある。これを避けるた
め、負の電位に保った別の収束電極を挿入させること
も、イオンビーム電流を減少させない手段として有効で
あることは明らかである。Incidentally, by floating the quadrupole particle accelerator 17 from the installation potential in terms of DC potential, the ion deceleration system 16 is generated on the incident side of the quadrupole particle accelerator 17. This ion deceleration system 16 generally has a function of diverging an ion beam. In order to avoid this, it is apparent that inserting another focusing electrode kept at a negative potential is also effective as a means for not reducing the ion beam current.
本発明の別の実施例を第3図に示す。該図に示す実施
例は、可変コンデンサ7と二次コイル8とからなる共振
回路を、コンデンサ20を挿入して四重極電極1、2、
3、及び4と直流的に絶縁し、その四重極電極側にチョ
ークコイル12を介して直流可変電源13を接続したもので
ある。Another embodiment of the present invention is shown in FIG. In the embodiment shown in the figure, a resonance circuit composed of a variable capacitor 7 and a secondary coil 8 is provided with a capacitor 20, and a quadrupole electrode 1, 2,
It is electrically insulated from 3 and 4 in a direct current manner, and a variable DC power supply 13 is connected to the quadrupole electrode side via a choke coil 12.
このようにすることにより、可変コンデンサ7、二次
コイル8を直流的に設置することができ、第1図に示し
た実施例に比べて高周波電源からの電力投入が構造的に
簡単になる。By doing so, the variable capacitor 7 and the secondary coil 8 can be installed in a DC manner, and the power input from the high frequency power source is structurally simpler than in the embodiment shown in FIG.
以上説明した本発明の四重極粒子加速装置、及びその
運転方法によれば、イオン源を常に最適な状態で動作さ
せることが可能となるので、種々のイオンを四重極粒子
加速器で加速させる場合に、それぞれのイオン種ごとに
常に最大のイオンビーム電流が得られるという効果があ
り、従って、イオン種、エネルギーが任意に設定できる
大電流高エネルギーイオン打ち込み装置としての応用が
可能となる。According to the quadrupole particle accelerator of the present invention and the method of operating the same described above, it is possible to always operate the ion source in an optimum state, so that various ions are accelerated by the quadrupole particle accelerator. In this case, there is an effect that the maximum ion beam current can always be obtained for each ion species, and therefore, it can be applied as a high-current high-energy ion implanter in which the ion species and energy can be arbitrarily set.
第1図は本発明の四重極粒子加速装置の一実施例の電気
回路的構造を示す図、第2図は第1図の四重極粒子加速
装置をイオン打ち込み装置に応用した場合の電位分布
図、第3図は本発明の別の実施例を示す電気回路的構造
図、第4図は従来の四重極粒子加速装置の電気回路的構
造を示す図である。 1、2、3、4……四重極電極、5……加速管、6……
絶縁物、7……可変コンデンサ、8……二次コイル、9
……一次コイル、10……増幅器、11……発振器、12……
チョークコイル、13……直流可変電源、14……イオン
源、15……イオン引出し系、16……イオン減速系、17…
…四重極粒子加速器、18……イオン打ち込み室、19……
入射イオンビーム、20……加速イオンビーム、21……コ
ンデンサ。FIG. 1 is a diagram showing an electric circuit structure of an embodiment of a quadrupole particle accelerator of the present invention, and FIG. 2 is a potential when the quadrupole particle accelerator of FIG. 1 is applied to an ion implantation device. FIG. 3 is a distribution diagram, FIG. 3 is an electric circuit structure diagram showing another embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a diagram showing an electric circuit structure of a conventional quadrupole particle accelerator. 1, 2, 3, 4 ... Quadrupole electrode, 5 ... Accelerator, 6 ...
Insulator, 7 ... Variable capacitor, 8 ... Secondary coil, 9
…… Primary coil, 10 …… Amplifier, 11 …… Oscillator, 12 ……
Choke coil, 13 ... DC variable power supply, 14 ... Ion source, 15 ... Ion extraction system, 16 ... Ion reduction system, 17 ...
… Quadrupole particle accelerator, 18 …… Ion implantation chamber, 19 ……
Incident ion beam, 20 …… accelerated ion beam, 21 …… condenser.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 作道 訓之 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (56)参考文献 特開 平1−137549(JP,A) 特開 昭60−115199(JP,A) 特開 昭60−121656(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Noriyuki Sakudo 4026 Kuji Town, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Hitachi Research Laboratory, Hiritsu Manufacturing Co., Ltd. (56) Reference JP-A-1-137549 (JP, A) JP 60-115199 (JP, A) JP-A-60-121656 (JP, A)
Claims (2)
られ、互いに向き合った面が波打った構造の四重極電極
と、前記加速管の外側に設置され、少なくとも二次コイ
ルを1つ含む回路部品とを備えた四重極粒子加速装置に
おいて、 前記四重極電極は、チョークコイルを介して接地電位に
ある直流可変電源と接続されていることを特徴とする四
重極粒子加速装置。1. An accelerating tube, a quadrupole electrode having an undulating structure provided on the accelerating tube via an insulator and facing each other, and at least a secondary coil installed outside the accelerating tube. A quadrupole particle accelerator including a circuit component including one quadrupole electrode, wherein the quadrupole electrode is connected to a DC variable power source at a ground potential via a choke coil. Particle accelerator.
造の四重極粒子加速装置を運転するに際し、 前記四重極電極の4本の電極の電位を同電位のまま任意
の直流電位に調整して、常に入射するビームの電流値を
最大にできるようにしたことを特徴とする四重極粒子加
速装置の運転方法。2. When operating a quadrupole particle accelerator having a structure in which the surface facing the quadrupole electrode is corrugated, the potential of the four electrodes of the quadrupole electrode is kept at the same potential. A method for operating a quadrupole particle accelerator, characterized in that the current value of an always-incident beam can be maximized by adjusting it to a DC potential.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2038230A JPH0831359B2 (en) | 1990-02-21 | 1990-02-21 | Quadrupole particle accelerator and operating method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2038230A JPH0831359B2 (en) | 1990-02-21 | 1990-02-21 | Quadrupole particle accelerator and operating method thereof |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03245500A JPH03245500A (en) | 1991-11-01 |
| JPH0831359B2 true JPH0831359B2 (en) | 1996-03-27 |
Family
ID=12519506
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2038230A Expired - Fee Related JPH0831359B2 (en) | 1990-02-21 | 1990-02-21 | Quadrupole particle accelerator and operating method thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0831359B2 (en) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60115199A (en) * | 1983-11-28 | 1985-06-21 | 株式会社日立製作所 | Quadruple pole particle accelerator |
| JP2526941B2 (en) * | 1987-11-24 | 1996-08-21 | 日新電機株式会社 | Ion implanter |
-
1990
- 1990-02-21 JP JP2038230A patent/JPH0831359B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03245500A (en) | 1991-11-01 |
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