(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性材料の表面に、発光性材料を１〜１０ｋｇｆ／ｃｍ2の圧力で圧入して、導電性材料と発光体材料が混在した薄膜層を設けたことを特徴とする、イオンビーム診断用導電性発光体。
【請求項２】
導電性材料の表面に、発光性材料を１〜１０ｋｇｆ／ｃｍ2の圧力で圧入して、導電性材料と発光体材料が混在した薄膜層を形成することを特徴とする、請求項１に記載のイオンビーム診断用導電性発光体の作成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、イオンビームの診断に用いられる、安定性が高く、均一発光が可能な導電性発光体及びその作成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、高機能性材料の開発や物理現象の究明実験等にイオン加速器が使用されている。イオン加速器は、イオンビームの特性を利用したものであり、これらの実験、開発作業の際、イオンビームの輸送や均一度を確認する必要がある。
【０００３】
そこで、目に見えないイオンビームを、可視化することが好都合であるが、そのため、イオンビームにより発光現象が励起される発光体を用いることが一般に行われている。
【０００４】
かかる発光体としては、従来、不純物を含むアルミナや石英ガラス、あるいは酸化マグネシウム等の材料が使用されていた。
【０００５】
しかしながら、これらの材料は、電気絶縁性であるため、電荷蓄積や電荷蓄積に起因する放電現象を起こしやすく、そのために、後続するイオンビームを反射して、安定した発光が得られなかったり、発光体が破壊されやすい等の問題が見られた。
【０００６】
さらに、これらの材料は一般に機械的強度や靭性に欠け、発光体を薄膜化することが困難なため、発光体内での光散乱現象を有効に防止することができず、イオンビームの大きさや掃引幅を正確に測定することが困難という問題も見られた。
【０００７】
そこで、絶縁物の表面を導電性のメッシュ状物で覆った発光体も提案されている。
【０００８】
しかしながら、かかるメッシユ状物で覆った発光体は、作成が困難なばかりか、発光が不連続になり、イオンビームの精密かつ容易な観察が困難となるという問題が見られた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明は、発光体の電荷蓄積や電荷蓄積に起因する放電およびイオンビームの反発を防止し、発光を安定化させ、イオンビームの精密測定が可能な発光体及びその作成方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
従来の課題は、本発明の導電性材料の表面に発光性材料の薄膜層を設けたことを特徴とするイオンビーム診断用導電性発光体により解決される。
【００１１】
なお、本発明において、イオンビーム診断用とは、イオンビームの可視化が可能で、結果として、イオンビームの大きさや掃引幅およびイオンビームの位置測定が可能なことを意味する。
【００１２】
また、導電性発光体とは、導電性材料の表面に発光性材料による薄膜層が形成されたものを意味する。
【００１３】
さらに、発光体材料による薄膜層とは、導電性材料と発光体材料が混在し、概ね導電性材料の表面に層状に存在しているものをいう。
【００１４】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００１５】
（導電性材料）
本発明に導電性材料を用いるのは、発光体全体を、導電性にすることにより、発光体の電荷蓄積を有効に防止し、放電や後続するイオンビームの反発をなくして、連続的に発光を安定化させるためである。
【００１６】
すなわち、導電性材料は、イオンビームの電荷を、発光体からアースをとることにより逃がし、容易に電荷蓄積を防止することが可能ならしめているものである。
【００１７】
また、導電性材料は電荷蓄積に起因する放電現象のために、発光性材料が破壊されるのを防止したり、あるいは発光性材料を機械的に保持する機能も担保している。
【００１８】
本発明に好適な導電性材料としては、例えば、鉄、銅、アルミニウム、ステンレス等の金属材料が挙げられる。
【００１９】
これらは、電気の良導体であり、また、機械的強度にすぐれ、発光体の薄膜化が可能であるとともに、加工性にすぐれ、表面平滑性が得られやすいためである。
【００２０】
ここで、本発明の導電性材料の、好適な導電率の範囲は、電化蓄積のより優れた防止効果等を考慮して、１．６ｘ１０−６〜２．０ｘ１０−５Ｓ／ｍの範囲であるが、本発明の目的からすれば、絶縁物でなければ、電化蓄積がおこることが少なく、導電率の面からは、導電性材料の種類に関する制限は少ない。
【００２１】
但し、熱伝導性、加工性、機械的強度等の観点から、特に鉄、アルミニウム、銅、ステンレス材料が好適であり、使用目的により、タングステン、モリブテン等の材料も好適である。
【００２２】
次に、本発明の導電性材料の形状について説明する。
【００２３】
かかる形状は用途に従い任意に加工可能であるが、例えば四角または円形の平板状が好適である。
【００２４】
表面への発光性材料の圧入を均一にならしめ、またイオンビームを有効にかつ均一に発光可能とするためである。
【００２５】
また、導電性材料を加工して、図３に示すようないわゆるアパーチャーの形状に対応したものでも良い。
【００２６】
導電性材料と発光体材料とあいまってアパーチャーを作成すれば、容易にイオンビームの位置修正が可能となり、小さい穴にイオンビームを通過させることも可能となるためである。
【００２７】
（発光性材料）
本発明の発光性材料は、イオンビームにより、発光現象を生じ、イオンビームの可視化が可能なものであれば良く、例えば、ガラス粉末等が該当するが、かかる発光性材料は、金属等の導電性材料に圧入しても破壊されないような適度な機械的強度を有するものが好適である。
【００２８】
本発明に使用可能なガラス粉末としては、ビーズ状のものやパウダー状のものがあり、組成、形状、大きさ等が多種類存在し、使用目的に応じて選択性が広い点で好適である。
【００２９】
すなわち、イオンビームに関して、低エネルギー、少電流用にはより発光効率が良いものを選択し、高エネルギー、大電流用には発光効率はそれほど高くないが、安定した発光特性を持った、ガラス粉末を使用することが好適である。
【００３０】
また、これらのガラス粉末のうち、特に、不定形のガラスパウダーは、表面に鋭利な部分を有し、導電性材料表面に食い込みやすく、安定した発光体層を形成可能な点で好適である。
【００３１】
本発明において、発光体材料が、導電性材料表面に薄膜形成されていることが特徴である。
【００３２】
但し、この薄膜層内では、一般に発光性材料と導電性材料が混在した状態にあり、発光性材料が導電性材料とが必ずしも分離独立している状態にはない。
【００３３】
よって、薄膜層の厚さが厚くなることによって、著しく導電性が失われることはない。
【００３４】
また、薄膜層の厚さや発光性材料の圧入密度により、発光特性が変化し、圧入密度が高く、一般に薄膜層の厚さが厚いほど、発光効率の高い発光体が形成される。
【００３５】
ここで、具体的な薄膜層の厚さとしては、観測しようとするイオンの種類やエネルギーによっても異なるが、０．１ｕｍ以上の厚さが好適である。
【００３６】
例えば、４００Ｋｅｖのアルゴンイオンの場合の、ガラス中での飛程が約０．３ｕｍであること等を具体的に考慮したものであり、また、薄膜層の厚さが、０．１ｕｍ未満では、発光光量が少なく、その視認性が低下するおそれがあるためである。
【００３７】
また、薄膜層の厚さは、薄膜層において、導電性が確保される限り、導電性材料との混在状態で、透明性はなく、光散乱等による光の広がりも防止できる点で、厚いほうが好適である。
【００３８】
但し、厚膜を作成する場合には、使用する発光性材料としの、ガラス粉末等の平均粒径もいきおい大きくなり、打ち込み上の取り扱いが困難となるため、一般的には、数１０ｕｍ以下の厚さが好適である。
【００３９】
（作成方法）
本発明の発光体は、例えば、図１に示す導電性材料の表面に発光性材料を圧入して薄膜形成することにより作成することが好適である。
【００４０】
薄膜を均一にかつ密着力高く成形可能のためである。
【００４１】
ここで、圧入の圧力としては、１〜１０ｋｇｆ／ｃｍ２の範囲が好適である。
【００４２】
圧入圧力が１ｋｇｆ／ｃｍ２未満となると、導電性材料と発光性材料との密着力が低下する恐れがあるためであり、一方、圧力が１０ｋｇｆ／ｃｍ２を越えると、摩擦熱や圧入圧力により、導電性材料が変形しやすくなり、それを防止するため、その分、機械的強度を持たせる為に、発光体が厚くなるためである。
【００４３】
また、圧力が高すぎると、発光性材料の圧入される量に対して、導電性材料の削り取られる量も多くなり、圧力を高める効果が減少するためでもある。
【００４４】
さらに、圧入圧力の好適な範囲は、３〜８ｋｇｆ／ｃｍ２であり、最適には、５〜７ｋｇｆ／ｃｍ２の範囲である。
【００４５】
なお、本発明の圧入装置としては、薄膜形成が均一容易可能な点で、サンドブラストマシーン等が好適である。
【００４６】
その他、発光性材料の導電性材料への密着力を高め、発光面積を大きくするため、あらかじめ、コランダム（平均粒径５０〜２００ｕｍ）等を用いて、導電性材料表面を粗くした後、発光性材料であるガラス粉末等を圧入することが好適である。
【００４７】
【実施例】
以下に実施例を挙げて、本発明を更に具体的に説明する。
【００４８】
（実施例１）
図２は、本発明の発光体にイオンビームを掃引し、発光させ、イオンビームの均一性を確認するとともに、ＸスキャナーとＹスキャナーのオフセット制御によって、イオンビームの軌道修正等を示す図である。
【００４９】
ここで、本発明の発光体は、
導電性材料として、タテ５ｃｍ、ヨコ５ｃｍ、厚さ１ｍｍのステンレス製の金属板を用い、発光性材料としては、平均粒径１０６ｕｍのガラスパウダーを用い、圧入装置としては、直圧式サンドブラストを使用して、圧入圧力６ｋｇｆ／ｃｍ２の条件で、発光性材料を導電性材料表面に圧入して作成したものである。
【００５０】
そして、光源から発せられたイオンビームは、ＸスキャナーとＹスキャナーのオフセット制御を通過し、発光体に照射させたところである。
【００５１】
発光体表面のイオンビームが照射されたところは、目視にて、発光面の位置、発光状態等が視認可能となり、それをもとに、オフセット制御により、イオンビームの位置修正が任意に行えることになる。
【００５２】
（実施例２）
図３は、本発明品をアパーチャーの形態にしたものである。
【００５３】
ここで、本発明の発光体は、
導電性材料として、
直径５ｃｍ、厚さ１ｍｍのステンレス製の金属円板であつて、直径１ｍｍのイオンビーム通過孔つきを用い、
発光性材料として、
平均粒径１０６ｕｍのガラスパウダーを用い、
アパーチャー全面に、圧入装置として、直圧型サンドブラストを使用して、圧力６ｋｇｆ／ｃｍ２の条件で、発光性材料を導電性材料表面に圧入して作成したものである。
【００５４】
なお、本図で、通過孔の周囲のハツチング部分は、発光部分であり、イオンビーム中心が通過孔の中心位置となるよう、イオンビームの位置調整が可能となる。
【００５５】
【発明の効果】
本発明によれば、イオンビーム照射による電荷蓄積がなく、放電の発生や後続のインビームの反射がなく、発光体も破壊されることなく、均一な安定した発光が持続する。
【００５６】
また、発光性が良好で視認性が高いという利点もあり、発光体としての熱伝導も良好なため、熱による発光体の劣化や、発光度の低下を防止することも可能である。
【００５７】
さらに、本発明は、発光体としての機械的強度や化学的安定性が高いため、加工性が良好で、水冷することも可能となるなどの利点もある。
【００５８】
その他、複雑に加工された高価な発生特性が劣化した場合には、容易に再生可能という利点もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の発光体の作成方法の一例を示す。
【図２】本発明の発光体を用いてイオンビームの均一性を確認する一使用例を示す。
【図３】本発明の発光体をアパーチャーの形態にして、イオンビームの位置を修正する一使用例を示す。
【符号の説明】
１：発光体
２：導電性材料
３：発光性材料の薄膜層
４：圧入装置
５：ｘスキャナー
６：Ｙスキャナー
７：イオンビーム
８：発光部分
９：アパーチャー
【図１】
0003576242.tif 000002
【図２】
0003576242.tif 000003
【図３】
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