(57)【要約】【課題】イオン源のプラズマ室と引出電極との間に生じうる放電を抑制する。【解決手段】マイクロ波イオン源１０は、イオン引出開口６６を有する終端部６２を備えるプラズマ室と、プラズマ室からイオン引出開口６６を通じてイオンを引き出すための引出電極である第１電極４４と、プラズマ室に軸方向に磁場を発生させるようにプラズマ室の周囲に設けられている磁場発生器１６と、を備える。終端部６２と第１電極４４とは軸方向に引出ギャップ７８を有して対向するよう配列されている。終端部６２は、軸方向に垂直な方向に関してイオン引出開口６６と磁場発生器１６との間に位置する磁性体９０を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン引出開口を有する終端部を備えるプラズマ室と、
前記プラズマ室から前記イオン引出開口を通じてイオンを引き出すための引出電極と、
前記プラズマ室に軸方向に磁場を発生させるように前記プラズマ室の周囲に設けられている磁場発生器と、を備え、
前記終端部と前記引出電極とは前記軸方向に隙間を有して対向するよう配列されており、前記終端部は、前記軸方向に垂直な方向に関して前記イオン引出開口と前記磁場発生器との間に位置する磁性体を備えることを特徴とするイオン源。
【請求項２】
前記磁性体は、前記終端部に収められていることを特徴とする請求項１に記載のイオン源。
【請求項３】
前記終端部は、前記磁性体を覆う被覆部を備えることを特徴とする請求項１または２に記載のイオン源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イオン源に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマ室にプラズマを生成し、引出電極を用いてプラズマ室からイオンを引き出すよう構成されているイオン源が知られている。イオン源から引き出されたイオンは例えばイオン注入処理のために使用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−４７３０９号公報
【特許文献２】特開２００３−６８２４４号公報
【特許文献３】特開２００３−１７８６８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
引出電極はプラズマ室との間に隙間を有して隣接しており、プラズマ室と引出電極との間には電位差が与えられる。この隙間で放電が生じると、イオン源の運転に影響があるかもしれない。仮に放電が頻発したとすると、イオン源の安定運転が困難になるおそれがある。
【０００５】
本発明のある態様の例示的な目的のひとつは、イオン源のプラズマ室と引出電極との間に生じうる放電を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のある態様のイオン源は、イオン引出開口を有する終端部を備えるプラズマ室と、前記プラズマ室から前記イオン引出開口を通じてイオンを引き出すための引出電極と、前記プラズマ室に軸方向に磁場を発生させるように前記プラズマ室の周囲に設けられている磁場発生器と、を備える。前記終端部と前記引出電極とは前記軸方向に隙間を有して対向するよう配列されている。前記終端部は、前記軸方向に垂直な方向に関して前記イオン引出開口と前記磁場発生器との間に位置する磁性体を備える。
【０００７】
この態様によると、プラズマ室の軸方向磁場がプラズマ室終端部の磁性体により垂直方向に導かれる。磁場は磁性体を介して磁場発生器へと帰還する。その結果、プラズマ室終端部と引出電極との間の隙間への軸方向磁場の漏れを低減することができる。本発明者の知見によると、この漏れ磁場が大きいとき、プラズマ室と引出電極との間で放電が生じやすくなる。したがって、漏れ磁場を低減することにより、プラズマ室と引出電極との間に生じうる放電を抑制することができる。
【０００８】
前記磁性体は、前記終端部に収められていてもよい。
【０００９】
プラズマ室と引出電極との間の隙間の大きさを含むイオン源の外形寸法は、イオン引き出しなど所望の性能を実現するように設計されている。この態様によると、外形寸法を変えることなく磁性体をプラズマ室終端部に設けることができる。既存の設計を大きく変えずに磁性体をプラズマ室に搭載することができるという点で実装に都合がよい。
【００１０】
前記終端部は、前記磁性体を覆う被覆部を備えてもよい。
【００１１】
このようにすれば、磁性体を保護することができる。例えば、プラズマによる磁性体の損傷を防ぐとともに、磁性体の成分のプラズマへの混入を防ぐことができる。
【００１２】
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、イオン源のプラズマ室と引出電極との間に生じうる放電を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明のある実施形態に係るマイクロ波イオン源の構成を模式的に示す図である。
【図２】本発明のある実施形態に係るマイクロ波イオン源の要部を模式的に示す図である。
【図３】図２に示すプラズマ室の終端部の分解図である。
【図４】本発明の他の実施形態に係るマイクロ波イオン源の要部を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。なお、説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。
【００１６】
図１は、本発明のある実施形態に係るマイクロ波イオン源１０の構成を模式的に示す図である。マイクロ波イオン源１０は、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）条件を満たす磁場またはそれよりも高い磁場を印加したプラズマ室１２内へ、磁力線方向にマイクロ波電力を入力して高密度プラズマを生成しイオンを引き出すイオン源である。マイクロ波イオン源１０は、磁場とマイクロ波との相互作用によって原料ガスのプラズマを生成し、そのプラズマからプラズマ室１２の外部へイオンを引き出すように構成されている。
【００１７】
よく知られるように、ＥＣＲ条件を満たす磁場の強さは使用されるマイクロ波の周波数に対し一意に定まり、マイクロ波周波数が２．４５ＧＨｚの場合には８７．５ｍＴ（８７５ガウス）の磁場が必要である。以下では説明の便宜上、ＥＣＲ条件を満たす磁場を、共鳴磁場と呼ぶことがある。
【００１８】
マイクロ波イオン源１０は、例えばイオン注入装置又は粒子線治療装置のためのイオン源に使用される。マイクロ波イオン源１０は例えば、一価イオン源として使用される。また、マイクロ波イオン源１０は、プロトン加速器のためのイオン源、またはＸ線源としても使用され得る。
【００１９】
マイクロ波イオン源１０は、イオン源本体１４を備える。イオン源本体１４は、プラズマ室１２、磁場発生器１６、及び真空容器１８を備える。
【００２０】
プラズマ室１２は、両端をもつ筒状の形状を有する。プラズマ室１２の一端から他端に向かう方向を以下では便宜上、軸方向と呼ぶことがある。また、軸方向に直交する方向を径方向と呼び、軸方向を包囲する方向を周方向と呼ぶことがある。しかしこれらは、プラズマ室１２が回転対称性を有する形状であることを必ずしも意味するものではない。図示の例ではプラズマ室１２は円筒形状を有するが、プラズマ室１２は、プラズマを適切に収容し得る限り、いかなる形状であってもよい。また、プラズマ室１２の軸方向長さは、プラズマ室１２の端部の径方向長さより長くてもよいし短くてもよい。
【００２１】
磁場発生器１６は、プラズマ室１２に磁場を印加するために設けられている。磁場発生器１６は、プラズマ室１２の周囲に配設されている。磁場発生器１６は、プラズマ室１２の中心軸に沿う磁場を発生させるよう構成されている。その磁力線方向を図１に矢印Ｍで示す。磁場発生器１６は、プラズマ室１２の軸線上の少なくとも一部分に共鳴磁場またはそれよりも高強度の磁場を発生させるよう構成されている。磁場発生器１６は、プラズマ室１２の軸線上の少なくとも一部分に共鳴磁場よりも低い磁場を発生させることも可能である。
【００２２】
真空容器１８は、プラズマ室１２を真空環境に収容するための筐体である。真空容器１８は、磁場発生器１６を保持するための構造体でもある。プラズマ室１２は、内部にマイクロ波を受け入れるための真空窓２４を有する。プラズマ室１２、磁場発生器１６、及び真空容器１８については、更に詳しく後述する。
【００２３】
マイクロ波イオン源１０は、マイクロ波供給系２６を備える。マイクロ波供給系２６は、真空窓２４を通じてプラズマ室１２にマイクロ波電力を入力するよう構成されている。マイクロ波供給系２６は、マイクロ波源２８、導波管３０、及びマッチングセクション３２を備える。マイクロ波源２８は例えばマグネトロンである。マイクロ波源２８は例えば２．４５ＧＨｚの周波数のマイクロ波を出力する。導波管３０は、マイクロ波源２８の出力するマイクロ波をプラズマ室１２に伝達するための立体回路である。導波管３０の一端はマイクロ波源２８に接続されており、他端はマッチングセクション３２を介して真空窓２４に接続されている。マッチングセクション３２はマイクロ波の整合のために設けられている。
【００２４】
このようにして、マイクロ波供給系２６から真空窓２４を通じてプラズマ室１２にマイクロ波が導入される。導入されたマイクロ波は、真空窓２４に対向するプラズマ室１２の端部へ向けてプラズマ室１２の内部を伝搬する。マイクロ波の伝搬方向を図１に矢印Ｐで示す。マイクロ波の伝搬方向Ｐは、磁場発生器１６による磁力線方向Ｍと同一方向である。よって、マイクロ波の伝搬方向Ｐはプラズマ室１２の軸方向に一致する。
【００２５】
また、マイクロ波供給系２６は、導波管３０に設けられているマイクロ波検出器３３を備える。マイクロ波検出器３３は、例えば、プラズマ室１２への入射電力及びプラズマ室１２からの反射電力をモニタするための方向性結合器を備える。マイクロ波検出器３３は、測定結果を制御装置Ｃに出力するよう構成されている。
【００２６】
マイクロ波イオン源１０は、ガス供給系３４を備える。ガス供給系３４は、プラズマの原料ガスをプラズマ室１２に供給するよう構成されている。ガス供給系３４は、ガス源であるガスボンベ３６とガス流量制御器３８とを備える。ガス供給系３４のガス配管４０の先端が真空容器１８を通じてプラズマ室１２に接続されている。ガス配管４０は例えば、プラズマ室１２の側壁６４に接続されている。ガス流量制御器３８は、ガスボンベ３６をプラズマ室１２に接続し又は遮断するための開閉弁、またはガスボンベ３６からプラズマ室１２へのガス流量を調整するための流量制御弁を備える。こうして、原料ガスが、ガスボンベ３６からプラズマ室１２へと制御された流量で供給される。
【００２７】
イオン源本体１４は、引出電極系４２を備える。引出電極系４２は、プラズマ室１２のイオン引出開口６６を通じてプラズマからイオンを引き出すよう構成されている。引出電極系４２は、第１電極４４と第２電極４６を含む。第１電極４４はプラズマ室１２と第２電極４６との間に設けられている。イオン引出開口６６を有する終端部６２と第１電極４４とは隙間を隔てて配列され、第１電極４４と第２電極４６とは隙間を隔てて配列されている。第１電極４４及び第２電極４６は、それぞれ例えば環状に形成されており、プラズマ室１２から引き出されたイオンを通すための開口部分を中心部に有する。
【００２８】
第１電極４４は、プラズマから陽イオンを引き出すとともに、ビームライン５２からプラズマ室１２への電子の戻りを妨げるために設けられている。そのために、第１電極４４には負の高電圧が印加されている。第１電極４４に負の高電圧を印加するために、第１引出電源４８が設けられている。第２電極４６は接地されている。また、真空容器１８には正の高電圧が印加されている。真空容器１８に正の高電圧を印加するために、第２引出電源５０が設けられている。真空容器１８に印加される正の高電圧の絶対値は、第１電極４４に印加される負の高電圧の絶対値よりも大きい。このようにして、プラズマ室１２から陽イオンのイオンビーム２０が引き出される。プラズマ室１２からのイオンビーム２０の引出方向はマイクロ波の伝搬方向Ｐと同一方向である。
【００２９】
マイクロ波イオン源１０には、引出電極系４２によって引き出されたイオンビーム２０を輸送するためのビームライン５２が設けられている。ビームライン５２は、マイクロ波供給系２６とは反対側にイオン源本体１４に連結されている。ビームライン５２は、真空容器１８に連通されている真空容器である。ビームライン５２は、イオン源本体１４の真空容器１８に対し絶縁されて真空容器１８に取り付けられている。そのために、ビームライン５２と真空容器１８の間にブッシング５４が設けられている。
【００３０】
ブッシング５４は、ビームライン５２及び真空容器１８内の真空を維持しつつ、真空容器１８とグラウンド側との間の耐電圧を保持する。ブッシング５４は絶縁材料で形成されている。ブッシング５４は環状の形状を有し、引出電極系４２を囲んでいる。ブッシング５４は、ビームライン５２及びイオン源本体１４それぞれの真空容器の取付フランジ間に挟まれて取り付けられている。
【００３１】
真空容器１８及びプラズマ室１２に真空環境を提供するための真空排気系５６が設けられている。図示の例においては真空排気系５６はビームライン５２に設けられている。ビームライン５２は真空容器１８及びプラズマ室１２に連通されているので、真空排気系５６は真空容器１８及びプラズマ室１２の真空排気をすることができる。真空排気系５６は例えばクライオポンプまたはターボ分子ポンプ等の高真空ポンプを含む。
【００３２】
マイクロ波イオン源１０は、イオンビーム２０の出力を制御するための制御装置Ｃを備えてもよい。制御装置Ｃは、マイクロ波イオン源１０の各構成要素を制御し、プラズマ室１２に生成されるプラズマを制御し、それによりイオンビーム２０の出力を制御する。制御装置Ｃは、例えば、マイクロ波供給系２６、ガス供給系３４、コイル電源７６の動作を制御するよう構成されている。制御装置Ｃは例えば、原料ガスの流量、マイクロ波パワー、及び磁場強度の少なくとも１つを調整することにより、イオンビーム２０の出力を制御してもよい。
【００３３】
プラズマ室１２は、その内部空間にプラズマを生成し維持するよう構成されている。プラズマ室１２の内部空間を以下では、プラズマ生成空間５８と呼ぶことがある。
【００３４】
プラズマ室１２は、始端部６０、終端部６２、及び側壁６４を含む。始端部６０と終端部６２とはプラズマ生成空間５８を挟んで対向している。側壁６４はプラズマ生成空間５８を囲み、始端部６０と終端部６２とを接続している。このようにして、始端部６０、終端部６２、及び側壁６４によってプラズマ生成空間５８が真空容器１８の内部に画定されている。プラズマ室１２が円筒形状である場合、始端部６０及び終端部６２は円板形状であり、側壁６４は円筒であり、始端部６０及び終端部６２の外周部に側壁６４の末端が固定されている。
【００３５】
始端部６０は真空窓２４を有する。真空窓２４は始端部６０の全体を占めていてもよいし、始端部６０の一部（例えば中心部）に形成されていてもよい。真空窓２４の一方の側がプラズマ生成空間５８に面しており、真空窓２４の他方の側がマイクロ波供給系２６に向けられている。真空窓２４はプラズマ室１２の内部を真空に封じる。マイクロ波の伝搬方向Ｐは真空窓２４に垂直である。真空窓２４は誘電体損の低い誘電体（例えばアルミナまたは窒化ホウ素等）で形成されている。なおプラズマ室１２の真空窓２４以外の部分は例えばステンレス鋼またはアルミニウムのような非磁性金属材料で形成されている。
【００３６】
終端部６２には少なくとも１つのイオン引出開口６６が形成されている。イオン引出開口６６は、プラズマ生成空間５８を挟んで真空窓２４に対向する位置に形成されている。すなわち、真空窓２４、プラズマ生成空間５８、及びイオン引出開口６６は、プラズマ室１２の軸方向に沿って配列されている。
【００３７】
真空容器１８は、プラズマ室１２が一体に形成された二重の筒構造を有する。すなわち、プラズマ室１２が真空容器１８の内筒であり、その外側にプラズマ室１２を収容する外筒６８が設けられている。外筒６８はプラズマ室１２と同軸の円筒形状であってもよい。外筒６８とプラズマ室１２の側壁６４との間には隙間があり、この隙間に上述のガス供給系３４のガス配管４０の先端部が進入し側壁６４に取り付けられている。真空容器１８は例えば非磁性金属材料で形成されている。
【００３８】
真空容器１８は、プラズマ室１２と一体に形成されていなくてもよい。真空容器１８とプラズマ室１２とがそれぞれ別体であり分割可能であってもよい。また、真空容器１８自体がプラズマ室１２を成していてもよい。このように真空容器１８がプラズマ室１２を兼用する場合には、外筒６８のビームライン５２側にイオン引出開口６６を有する端板を取り付ければよい。
【００３９】
真空容器１８の一端は端板７０により閉塞され、他端はビームライン５２に向けて開放されている。端板７０の中心部にプラズマ室１２の始端部６０が形成されている。端板７０の外周部は径方向に外筒６８の外側まで延びている。ビームライン５２側の真空容器１８の端部には、ブッシング５４のための取付フランジ７２が設けられている。取付フランジ７２は外筒６８から径方向に外側に延びている。真空容器１８とプラズマ室１２とは軸方向長さが等しく、取付フランジ７２とプラズマ室１２の終端部６２とは軸方向位置が一致している。真空容器１８とプラズマ室１２とは軸方向長さが異なっていてもよい。
【００４０】
真空容器１８には、磁場発生器１６を保持するための磁石保持部７４が形成されている。磁石保持部７４は例えば、真空容器１８の外筒６８の外表面に形成されている。本実施例においては磁場発生器１６は真空容器１８の外側に（即ち大気中に）設けられている。磁場発生器１６は真空容器１８を取り囲むように配置されている。しかし、別の例では、真空容器１８は、磁場発生器１６を真空容器１８の内部に（即ち真空中に）保持するための磁石保持部７４を備えてもよい。この場合にも本例と同様の効果を得ることができる。このようにして、磁場発生器１６は、プラズマ生成空間５８を包囲するように配置されている。
【００４１】
磁場発生器１６は、プラズマ室１２の軸方向を向く磁場を発生させるよう構成されたコイルを備える。本例においてはプラズマ室１２及び真空容器１８は円筒形状であり、コイルは環状に形成され、プラズマ室１２の周方向に導線が巻かれている。磁場発生器１６は、コイルに電流を流すためのコイル電源７６を含む。なお磁場発生器１６は、図示されるように１つのコイルを備える代わりに、プラズマ室１２の軸方向に沿って配列された複数のコイルを備えてもよい。
【００４２】
図２は、本発明のある実施形態に係るマイクロ波イオン源１０の要部を模式的に示す断面図である。また、図３は、図２に示すプラズマ室１２の終端部６２の分解図である。
【００４３】
マイクロ波イオン源１０は上述のように、プラズマ室１２と、プラズマ室１２から外部にイオンを引き出すための第１電極４４と、を備える。プラズマ室１２は、軸方向に関してプラズマ生成空間５８の終端を定める終端部６２を備える。終端部６２は、第１電極４４との間に軸方向に引出ギャップ７８を有して対向する。
【００４４】
一方、プラズマ室１２の始端部６０には真空窓２４が設けられている。真空窓２４は、窓本体８０と窓保護材８２とを備える二層構造を有する。窓保護材８２はプラズマ生成空間５８に面する真空窓２４の内層であり、窓本体８０は窓保護材８２に導波管３０側で隣接する真空窓２４の外層である。窓保護材８２はプラズマ室１２の外からイオン引出開口６６を通じてプラズマ室１２に逆流する電子から窓本体８０を保護するために窓本体８０を被覆する。窓本体８０は例えばアルミナのプレートであり、窓保護材８２は例えば窒化ホウ素のプレートである。なおプラズマ室１２の側壁６４をプラズマから保護するために、側壁６４の内面を被覆する（例えば窒化ホウ素の）ライナが設けられていてもよい。
【００４５】
プラズマ室１２の側壁６４の周囲には軸方向に磁場を発生させる磁場発生器１６が設けられている。磁場発生器１６は、プラズマ室１２を囲むドーナツ型のコイル８４と、コイル８４に装着された鉄ヨーク８６と、を備える。鉄ヨーク８６は、コイル８４の外周及び軸方向両端に隣接して設けられている。
【００４６】
図２及び図３に示されるように、終端部６２は、プラズマ電極８８、磁性体９０、及び被覆部９２を備える。プラズマ電極８８は終端部６２の外形を定める。プラズマ電極８８には上述の第２引出電源５０（図１参照）により高電圧が印加される。プラズマ電極８８の中心にイオン引出開口６６が形成されている。磁性体９０はプラズマ電極８８と被覆部９２との間にある。被覆部９２は、プラズマから磁性体９０を保護するために磁性体９０の表面を覆う保護層である。プラズマ電極８８は例えばタングステンまたはグラファイトであり、磁性体９０は鉄材などの軟磁性体であり、被覆部９２は例えば窒化アルミまたはアルミナなどの耐プラズマ性を有する絶縁物である。
【００４７】
プラズマ電極８８には磁性体９０及び被覆部９２を収容するための凹部９４が形成されている。凹部９４は、プラズマ電極８８の外周部及びイオン引出開口６６の周囲を残すようにプラズマ生成空間５８側から掘り下げられている。
【００４８】
磁性体９０及び被覆部９２はプラズマ電極８８の凹部９４に嵌め込まれるように寸法が定められている。そのため磁性体９０及び被覆部９２はそれぞれ、プラズマ電極８８の外周部に一致する外形を有し、かつ中心部にイオン引出開口６６に対応する開口を有するプレートである。凹部９４の底面９６に磁性体９０の表面の一方が当接し、その反対側の磁性体９０の表面は被覆部９２に当接している。被覆部９２は磁性体９０の全体を覆っており、磁性体９０はプラズマ生成空間５８に露出されていない。
【００４９】
被覆部９２はプラズマ電極８８の外周部及びイオン引出開口６６の周囲と同一平面を形成し、プラズマ電極８８が側壁６４に取り付けられたとき被覆部９２及び磁性体９０の外周部は、側壁６４とプラズマ電極８８とに挟持される。なおプラズマ電極８８は例えばタイロッドなどの適切な取付手段によって側壁６４に取り付けられる。
【００５０】
磁性体９０は、径方向に関してイオン引出開口６６と磁場発生器１６の鉄ヨーク８６との間に位置する。こうして、プラズマ室１２に生成される軸方向磁場Ｍをイオン引出開口から磁性体９０を介して磁場発生器１６へと帰還させる磁気回路が構成される。磁性体９０を経由する磁場を実線の矢印Ｒで図２に例示する。また、比較のために、磁性体９０が設けられておらず終端部６２が非磁性材料である場合の磁場を破線の矢印Ｒ’で図２に例示する。
【００５１】
本発明者の知見によると、引出ギャップ７８における軸方向の漏れ磁場が大きいとき、プラズマ電極８８と第１電極４４との間で放電が生じやすくなる。それは、引出ギャップ７８において漏れ磁場に巻き付くように運動する電子が、２つの電極間の放電の主たる要因の１つであるからと考えられる。仮に、漏れ磁場によって放電が頻発したとすると、マイクロ波イオン源１０の安定運転が困難になるかもしれない。
【００５２】
本実施形態によると、図からわかるように、磁性体９０を終端部６２に設けたことにより、プラズマ室１２の軸方向磁場Ｍを径方向に逃がして引出ギャップ７８への軸方向磁場Ｍの漏れをなくすことができる。このようにして、磁性体９０はプラズマ室１２から引出ギャップ７８への漏れ磁場を遮蔽する磁気シールドとして機能する。その結果、引出ギャップ７８での放電を抑制することができる。これは、マイクロ波イオン源１０を安定的に運転することに役立つ。
【００５３】
また、磁性体９０は、イオン引出開口６６を囲むように周方向に配置されている。したがって、引出ギャップ７８において全体的に漏れ磁場を低減することができる。
【００５４】
本実施形態によると、磁性体９０はプラズマ電極８８の中に収められており、引出ギャップ７８の寸法は磁性体９０の装着の前後で変わらない。一般に引出ギャップ７８はイオンの引出のために最適に調整されている。したがって、本実施形態においては、磁性体９０の装着後にそうした調整を再び行うことを要しないという利点もある。
【００５５】
磁性体９０は被覆部９２によってプラズマから保護されている。そのため、磁性体９０はプラズマによるスパッタリングから保護され、磁性体９０の材料によるプラズマの汚染、ひいてはイオンビーム２０の汚染を防止することができる。なお、こうした汚染問題が重要でない用途においては、被覆部９２は設けられていなくてもよい。この場合、図４に示されるように、磁性体９０の表面がプラズマ生成空間５８に露出されていてもよい。
【００５６】
以上、本発明を実施例にもとづいて説明した。本発明は上記実施形態に限定されず、種々の設計変更が可能であり、様々な変形例が可能であること、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは、当業者に理解されるところである。
【００５７】
上述の実施形態においては、プラズマ電極８８、磁性体９０、及び被覆部９２はそれぞれ別体の部材であり必要に応じて個別に交換可能である。しかし、プラズマ電極８８、磁性体９０、及び被覆部９２のうち互いに隣接する２つの部材または全部が、例えば異材接合により一体化されていてもよい。隣接部材間の微視的な間隙をなくすことができるので、こうした一体化は、磁性体９０をプラズマから保護するうえで（または、プラズマの汚染を防止するうえで）有効である。
【００５８】
上述の実施形態においては、プラズマ電極８８、磁性体９０、及び被覆部９２はそれぞれ単一の部材であるが、複数の部片で構成されていてもよい。例えば、磁性体９０及び／または被覆部９２が、イオン引出開口６６を囲む中心部分とその外周部分との２つの部片に分割されていてもよい。このようにすれば、損耗を受けやすい中心部分のみを必要に応じて交換することができる。
【００５９】
上述の実施形態においては、プラズマ電極８８が側壁６４に接続されており、両者に等しい電位が与えられる。しかし、例えば被覆部９２によってプラズマ電極８８が側壁６４に対し絶縁され、両者に異なる電位を与えられるようにプラズマ室１２が構成されていてもよい。こうした構成は、プラズマ電極８８のイオン引出開口６６付近のクリーニングに有効である。例えば、プラズマ電極８８を側壁６４に対し負電位とすることにより、イオン引出開口６６付近の付着物をプラズマ中の陽イオンのスパッタリングによって除去することが可能である。
【００６０】
被覆部９２が絶縁体であることは必須ではない。被覆部９２は例えば、プラズマ電極８８と同様に、タングステンやグラファイト、あるいはステンレス鋼であってもよい。
【００６１】
磁性体９０は、終端部６２の全体に設けられていなくてもよく、径方向または周方向に部分的に設けられていてもよい。例えば、磁性体９０は、径方向に互いに間隔を有して同心円状に配列された複数の環状磁性体でもよいし、周方向に互いに間隔を有して放射状に配列された複数の磁性体片でもよい。
【００６２】
また、磁性体９０は、プラズマ電極８８の軸方向外側に配置されていてもよく、例えば、プラズマ電極８８の外側に隣接して設けられていてもよい。
【００６３】
上述の実施形態においては、マイクロ波放電によりプラズマ室１２にプラズマが生成されている。しかし、本発明は、軸方向磁場を使用する任意のイオン源に適用することができる。よって、ある実施形態に係るイオン源は、例えば、軸方向磁場が印加されたプラズマ室に高周波放電によりプラズマを生成するよう構成されていてもよい。
【符号の説明】
【００６４】
１２  プラズマ室、  １６  磁場発生器、  ４４  第１電極、  ５８  プラズマ生成空間、  ６２  終端部、  ６６  イオン引出開口、  ７８  引出ギャップ、  ８８  プラズマ電極、  ９０  磁性体、  ９２  被覆部、  ９４  凹部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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