(57)【要約】【課題】イオンビームを安定に放出することが可能な液体金属イオン源を提供する。【解決手段】液体金属イオン源は、延在方向に延びる１本の針状を有した電極１１を備える。電極１１は、基端と、イオンビームを放出するための先端１１Ｔと、電極１１の外周面において窪む溝１１Ｃとを備える。溝１１Ｃは、先端１１Ｔよりも基端寄りから先端１１Ｔに向けて延在方向に沿って延び、先端１１Ｔは、延在方向から見て、電極１１の中心よりも溝１１Ｃ寄りに位置する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
延在方向に延びる１本の針状を有した電極を備える液体金属イオン源であって、
前記電極は、
基端と、
イオンビームを放出するための先端と、
前記電極の外周面において窪む底部を有した溝と、を備え、
前記溝は、
前記先端よりも前記基端寄りから前記先端に向けて前記延在方向に沿って延び、
前記延在方向から見て、前記先端と前記溝の底部との間の距離は１０μｍ以下である
液体金属イオン源。
【請求項２】
前記溝の底部が前記先端に繋がっている
請求項１に記載の液体金属イオン源。
【請求項３】
延在方向に延びる１本の針状を有した電極を備える液体金属イオン源であって、
前記電極は、
基端と、
イオンビームを放出するための先端と、
前記電極の外周面において窪む溝と、を備え、
前記溝は、
前記先端よりも前記基端寄りから前記先端に向けて前記延在方向に沿って延び、
前記先端は、
前記延在方向から見て、前記電極の中心よりも前記溝寄りに位置する
液体金属イオン源。
【請求項４】
前記延在方向から見て、前記先端と前記溝の底部との間の距離は１０μｍ以下である
請求項３に記載の液体金属イオン源。
【請求項５】
前記溝の底部が、前記先端に繋がっている
請求項３に記載の液体金属イオン源。
【請求項６】
前記溝は、前記延在方向と直交する断面において、Ｕ字状、もしくは、矩形状を有する
請求項１から５のいずれか一項に記載の液体金属イオン源。
【請求項７】
前記電極の直径が１００μｍ以上５００μｍ以下であり、
前記延在方向と直交する断面において、前記溝の底部の幅が１００μｍ以下であり、
前記溝の開口部の幅を１とするとき、前記溝の深さが０．５以上である
請求項６に記載の液体金属イオン源。
【請求項８】
前記先端は、円錐面の頂点である
請求項１から７のいずれか１項に記載の液体金属イオン源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体金属を用いてイオンビームを放出するための液体金属イオン源に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体金属からイオンビームを放出するための液体金属イオン源が知られている。液体金属イオン源はニードル電極を備え、ニードル電極は、２本の金属ワイヤーが縒り合わされることによって、１つの方向に沿って延びる形状を有している。ニードル電極は、基端部と先端部とを含み、これらは２本の金属ワイヤーから構成されている。こうした液体金属イオン源は、例えば質量分析装置などのイオンビーム照射装置に搭載される。イオンビーム照射装置では、液体金属イオン源が含まれる領域に電場が形成されることによって、ニードル電極の先端部からイオンビームが放出される（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２１０４８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、液体金属イオン源には、イオンビーム照射装置による処理の精度をより高く保つ上で、液体金属イオン源からより安定にイオンビームが放出されることが求められている。
本発明は、イオンビームを安定に放出することが可能な液体金属イオン源を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するための液体金属イオン源は、延在方向に延びる１本の針状を有した電極を備える液体金属イオン源である。前記電極は、基端と、イオンビームを放出するための先端と、前記電極の外周面において窪む底部を有した溝と、を備える。前記溝は、前記先端よりも前記基端寄りから前記先端に向けて前記延在方向に沿って延び、前記延在方向から見て、前記先端と前記溝の底部との間の距離は１０μｍ以下である。
【０００６】
上記課題を解決するための液体金属イオン源は、延在方向に延びる１本の針状を有した電極を備える液体金属イオン源である。前記電極は、基端と、イオンビームを放出するための先端と、前記電極の外周面において窪む溝と、を備える。前記溝は、前記先端よりも前記基端寄りから前記先端に向けて前記延在方向に沿って延び、前記先端は、前記延在方向から見て、前記電極の中心よりも前記溝寄りに位置する。
【０００７】
上記構成によれば、先端と溝の底部との間の距離が１０μｍ以下である、もしくは、先端が電極の中心よりも溝の底部に近いため、先端にまで液体金属が供給されやすくなる。これにより、先端への液体金属の供給が途絶えにくくなるため、結果として、液体金属イオン源は、イオンビームを安定に放出することができる。
【０００８】
上記液体金属イオン源において、前記延在方向から見て、前記先端と前記溝の底部との間の距離は１０μｍ以下であってもよい。上記構成によれば、先端と底部との間の距離が延在方向から見て１０μｍ以下であるため、溝の底部から先端に液体金属をほぼ直接供給することが可能である。
【０００９】
上記液体金属イオン源において、前記溝の底部が、前記先端に繋がっていてもよい。上記構成によれば、溝の底部から先端に液体金属を直接供給できるため、先端から放出されるイオンビームをより安定させることが可能である。
【００１０】
上記液体金属イオン源において、前記溝は、前記延在方向と直交する断面において、Ｕ字状、もしくは、矩形状を有してもよい。上記構成によれば、溝がＶ字状を有している場合と比べて、溝を通る液体金属の体積を大きくすることができる。
【００１１】
上記液体金属イオン源において、前記電極の直径が１００μｍ以上５００μｍ以下であり、前記延在方向と直交する断面において、前記溝の底部の幅が１００μｍ以下であり、前記溝の開口部の幅を１とするとき、前記部の深さが０．５以上であってもよい。
【００１２】
上記構成によれば、電極における液体金属に対する表面性状を、外周面における溝以外の部分と、溝との間で明確に異ならせることが可能である。これにより、液体金属が溝の内部に集まりやすくなり、結果として、液体金属が、溝を通じて先端に供給されやすくなる。
【００１３】
上記液体金属イオン源において、前記先端は、円錐面の頂点であってもよい。上記構成によれば、延在方向から見て、先端が直線状を有する場合と比べて、イオンビームの放出される先端における面積を制限することができ、直進性がより高められたイオンビームを出力することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】一実施形態における液体金属イオン源の構成を示す平面図。
【図２】図１の領域Ａを拡大して示す拡大平面図。
【図３】図１の領域Ａを拡大して示す拡大平面図。
【図４】延在方向と直交する平面に沿う電極の構造を、先端の位置とともに示す断面図。
【図５】液体金属イオン源がイオンビーム照射装置に搭載された構成を模式的に示す構成図。
【図６】比較例の液体金属イオン源の構成を示す平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１から図６を参照して、液体金属イオン源の一実施形態を説明する。以下では、液体金属イオン源の構成、イオンビーム照射装置の構成、および、実施例を順に説明する。
【００１６】
［液体金属イオン源の構成］
図１から図４を参照して、液体金属イオン源の構成を説明する。
図１が示すように、液体金属イオン源１０は、電極１１とリザーバー１２とを備えている。電極１１は、延在方向ＤＥに延びる１本の針状を有し、かつ、基端１１Ａと、イオンビームを放出するための先端１１Ｔとを備えている。電極１１は、電極１１における一端面である円錐面１１Ｂを有し、先端１１Ｔは、円錐面１１Ｂの頂点である。延在方向ＤＥから見て、先端１１Ｔが直線状を有する場合と比べて、イオンビームの放出される先端１１Ｔにおける面積を制限することができ、直進性がより高められたイオンビームを出力することができる。
【００１７】
電極１１は、さらに溝１１Ｃを備えている。溝１１Ｃは、電極１１の外周面１１Ｓにおいて窪む底部を有し、かつ、基端１１Ａから先端１１Ｔに向けて延在方向ＤＥに沿って延びている。
【００１８】
リザーバー１２は、延在方向ＤＥに沿って巻かれた螺旋状を有している。リザーバー１２は、リザーバー１２によって区画される空間に液体金属を貯留する。電極１１のなかで、延在方向ＤＥにおける中央よりも基端１１Ａ寄りの部分において、電極１１がリザーバー１２に接合されている。電極１１の一部がリザーバー１２によって取り囲まれ、かつ、先端１１Ｔがリザーバー１２の外側に位置している。
【００１９】
電極１１は１本の金属ワイヤーから構成されている。電極１１には、例えば、タングステン、タンタル、ニオブ、および、ニッケルなどを主成分とする金属ワイヤーを用いることができる。電極１１において、円錐面１１Ｂ以外の部分が延在方向ＤＥに沿って延びる円柱状を有している。一方で、円錐面１１Ｂは、先端１１Ｔに向けて窄む形状を有している。
【００２０】
リザーバー１２は、電極１１と同様、金属ワイヤーから構成されている。リザーバー１２には、電極１１に用いることが可能な金属ワイヤーを用いることができる。
【００２１】
液体金属イオン源１０は、さらに、フィラメントヒーター１３、支持部１４、および、支持部１４に支持された２つの端子１５を備えている。電極１１の外周面１１Ｓと対向する平面視において、フィラメントヒーター１３は、略Ｗ字状を有している。フィラメントヒーター１３の中央部、言い換えればＷ字における山部が、リザーバー１２が区画する空間の内部に位置し、山部は、電極１１のなかで、リザーバー１２に取り囲まれた部分の一部に接合されている。フィラメントヒーター１３の一方の端部が一方の端子１５に接続され、かつ、フィラメントヒーター１３の他方の端部が他方の端子１５に接続されている。端子１５を通じてフィラメントヒーター１３に電流が供給されることによって、フィラメントヒーター１３は発熱し、こうした熱によって電極１１を加熱する。
【００２２】
上述したように、液体金属イオン源１０は、リザーバー１２が区画する空間の内部において、フィラメントヒーター１３と電極１１との接合部を有している。そのため、溝１１Ｃのなかで、接合部よりも先端１１Ｔ寄りに位置する部分には、リザーバー１２内に貯留され、かつ、フィラメントヒーター１３からの入熱が生じやすい液体金属が供給される。これにより、電極１１のなかで、リザーバー１２に取り囲まれていない部分にフィラメントヒーター１３が接合される構成と比べて、液体金属が先端１１Ｔに向けて流れることが、電極１１とフィラメントヒーター１３との接合部によって妨げられにくくなる。それゆえに、先端１１Ｔに対する液体金属の供給が安定化しやすくなり、結果として、イオンビームが安定に放出されやすくなる。
【００２３】
フィラメントヒーター１３は、電極１１およびリザーバー１２と同様、１本の金属ワイヤーから構成されている。フィラメントヒーター１３を構成する金属ワイヤーには、電極１１に用いることが可能な金属ワイヤーを用いることができる。液体金属イオン源１０が使用されているときには、電極１１、リザーバー１２、および、フィラメントヒーター１３が、それぞれ使用前に比べて加熱される。そのため、電極１１、リザーバー１２、および、フィラメントヒーター１３が、熱膨張係数の違いによって変形することを抑える上では、電極１１、リザーバー１２、および、フィラメントヒーター１３は、互いに同一の材料によって形成された金属ワイヤーから構成されることが好ましい。
【００２４】
液体金属の主成分は、例えば液体ビスマスである。電極１１およびリザーバー１２の各々は、液体ビスマスに対する濡れ性を高める上で、ニオブ製の金属ワイヤーから構成されることが好ましい。液体金属の主成分には、液体ビスマス以外にも、例えば、液体金、液体ガリウム、および、各種の液体ビスマス合金などを用いることができる。
【００２５】
支持部１４は、絶縁性の材料で形成されていればよく、支持部１４の形成材料には、例えばセラミックスを用いることができる。また、各端子１５は、フィラメントヒーター１３に電流を供給することが可能な導電性を有していればよい。
【００２６】
図２および図３では、図１における領域Ａ、すなわち、電極１１のなかで円錐面１１Ｂを含む部分が拡大して示されている。図２は、電極１１の外周面１１Ｓのなかで、溝１１Ｃを含まない部分を正面視したときの電極１１の構造を示している。一方で、図３は、電極１１の外周面１１Ｓのなかで、溝１１Ｃを含む部分を正面視したときの電極１１の構造を示している。
【００２７】
図２が示すように、先端１１Ｔは、延在方向ＤＥから見て、電極１１の中心よりも溝１１Ｃ寄りに位置している。上述したように、電極１１のなかで円錐面１１Ｂ以外の部分は略円柱状を有し、電極１１の中心軸Ｃは、延在方向ＤＥに沿って延びている。円錐面１１Ｂに含まれる先端１１Ｔは、中心軸Ｃ上には位置していない。言い換えれば、先端１１Ｔは、中心軸Ｃに対して溝１１Ｃ側に偏心している。電極１１の径方向において、先端１１Ｔと溝１１Ｃとの間の距離は、中心軸Ｃと溝１１Ｃとの間の距離よりも短い。
【００２８】
このように、先端１１Ｔが電極１１の中心よりも溝１１Ｃの底部１１Ｃｂに近いため、先端１１Ｔにまで液体金属が供給されやすくなる。これにより、先端１１Ｔへの液体金属の供給が途絶えにくくなるため、結果として、液体金属イオン源１０は、イオンビームを安定に放出することができる。
【００２９】
また、先端が電極の中心軸上に位置する構成と比べて、溝１１Ｃの底部１１Ｃｂが先端１１Ｔに近付くように溝１１Ｃを形成する上で、溝１１Ｃの深さを浅くすることができる。それゆえに、溝１１Ｃの加工がより容易になり、これにより、溝１１Ｃの加工の精度を高めることができる。
【００３０】
図３が示すように、溝１１Ｃの底部１１Ｃｂが、先端１１Ｔに繋がっている。これにより、溝の底部から先端に液体金属を直接供給できるため、先端から放出されるイオンビームをより安定させることが可能である。溝１１Ｃの幅Ｗは、円錐面１１Ｂの内部においてほぼ一定である。なお、溝１１Ｃの幅Ｗには、開口部１１Ｃｏの幅Ｗｏと底部１１Ｃｂの幅Ｗｂとが含まれる。
【００３１】
なお、本実施形態では、溝１１Ｃは、基端１１Ａから先端１１Ｔまでにわたって形成されているが、溝１１Ｃは、少なくとも先端１１Ｔよりも基端１１Ａ寄りの位置から先端１１Ｔに向けて延在方向に沿って延びていればよい。また、溝１１Ｃは、電極１１の外周面１１Ｓのなかで、リザーバー１２の外部に位置する部分の全体にわたって位置することが好ましい。さらには、溝１１Ｃは、電極１１の外周面１１Ｓのなかで、リザーバー１２の内部に位置する部分からリザーバー１２の外部に位置する部分にわたって位置することがより好ましい。
【００３２】
図４は、電極１１のなかで、円錐面１１Ｂよりも基端１１Ａ寄りの部分において、延在方向ＤＥと直交する平面に沿って電極１１を切断した断面構造を示している。なお、図４では、溝１１Ｃの位置に対する先端１１Ｔの位置を明確にする目的で、先端１１Ｔを黒丸で示している。
【００３３】
図４が示すように、延在方向ＤＥから見て、先端１１Ｔと底部１１Ｃｂとは一致している。言い換えれば、先端１１Ｔと底部１１Ｃｂとの間の距離は０である。本実施形態のように、延在方向ＤＥから見て、底部１１Ｃｂは先端１１Ｔに一致していることが最も好ましいが、延在方向ＤＥから見て、先端１１Ｔと底部１１Ｃｂとの間の距離は、１０μｍ以下であることが好ましい。
【００３４】
延在方向ＤＥから見て、先端１１Ｔと底部１１Ｃｂとの間の距離が１０μｍ以下であれば、底部１１Ｃｂから先端１１Ｔに対して液体金属をほぼ直接供給することができる。すなわち、先端１１Ｔと底部１１Ｃｂとの間の距離が１０μｍ以下であれば、先端１１Ｔと底部１１Ｃｂとが離間していても、底部１１Ｃｂの先端まで供給された液体金属が、先端１１Ｔまで途切れることなく供給されやすい。
【００３５】
なお、延在方向ＤＥから見て、溝１１Ｃの底部１１Ｃｂが先端１１Ｔから離間しているときには、延在方向ＤＥにおける底部１１Ｃｂと先端１１Ｔとの間の距離も２０μｍ以下であることが好ましい。
【００３６】
溝１１Ｃは、延在方向ＤＥと直交する断面において矩形状を有している。こうした構成によれば、溝がＶ字状を有している場合と比べて、言い換えれば、溝の開口から底部に向けて先細る形状を溝が有している場合と比べて、溝１１Ｃを通る液体金属の体積を大きくすることができる。さらには、本実施形態のように、溝１１Ｃの底部１１Ｃｂと先端１１Ｔとが一致する構成であれば、溝１１Ｃが開口から底部１１Ｃｂにむけて先細る形状を有している場合と比べて、底部１１Ｃｂの面積が確保される分だけ、底部１１Ｃｂと先端１１Ｔとを一致させることが容易になる。なお、溝１１Ｃが、延在方向ＤＥと直交する断面においてＵ字状を有するときにも、矩形状を有するときと同等の効果を得ることができる。
【００３７】
電極１１の直径は、１００μｍ以上５００μｍ以下であることが好ましく、底部１１Ｃｂの幅Ｗｂおよび開口部１１Ｃｏの幅Ｗｏはこれよりも小さく設けられる。この場合には、延在方向ＤＥと直交する断面において、底部１１Ｃｂの幅Ｗｂが１００μｍ以下であることが好ましく、３０μｍ以上であることがより好ましい。溝１１Ｃにおける開口部１１Ｃｏの幅Ｗｏに対する底部１１Ｃｂの深さＤの比（Ｄ／Ｗｏ）が、溝１１Ｃのアスペクト比である。また、開口部１１Ｃｏの幅Ｗｏが１００μｍ以下であり、アスペクト比は、０．５以上であることが好ましい。なお、底部１１Ｃｂの幅Ｗｂおよび開口部１１Ｃｏの幅Ｗｏは、５０μｍ以下であることがより好ましく、アスペクト比は１以上であることがより好ましい。また、電極１１の直径は、２００μｍ以上３００μｍ以下であることがより好ましい。
【００３８】
溝１１Ｃにおいて、底部１１Ｃｂの幅Ｗｂおよび開口部１１Ｃｏの幅Ｗｏが１００μｍ以下であり、かつ、開口部１１Ｃｏの幅Ｗｏに対して底部１１Ｃｂの深さＤが０．５以上であれば、電極１１における液体金属に対する表面性状を、外周面１１Ｓにおける溝１１Ｃ以外の部分と、溝１１Ｃとの間で明確に異ならせることが可能である。これにより、液体金属が溝１１Ｃの内部に集まりやすくなり、結果として、液体金属が、溝１１Ｃを通じて先端１１Ｔに供給されやすくなる。
【００３９】
また、底部１１Ｃｂの幅Ｗｂおよび溝１１Ｃの開口部１１Ｃｏの幅Ｗｏが１００μｍ以下であり、かつ、溝１１Ｃの開口部１１Ｃｏにおける幅Ｗｏに対して溝１１Ｃの深さＤが０．５以上であれば、以下の効果を得ることができる。すなわち、底部１１Ｃｂの幅Ｗｂおよび開口部１１Ｃｏの幅Ｗｏが大きいこと、および、深さＤに対する開口部１１Ｃｏの幅Ｗｏの比が大きいことのせいで、液体金属が先端１１Ｔに供給される前に溝１１Ｃにおいてイオンビームとして出力されることが抑えられる。これにより、イオンビームの直進性が低下することが抑えられる。
【００４０】
溝１１Ｃのアスペクト比は、溝１１Ｃの全体において等しいことが好ましいが、溝１１Ｃのアスペクト比は、延在方向ＤＥに沿って変化してもよい。例えば、溝１１Ｃのアスペクト比は、基端１１Ａから先端１１Ｔに向けて次第に大きくなってもよい。あるいは、溝１１Ｃのアスペクト比は、基端１１Ａから先端１１Ｔに向けて次第に小さくなってもよい。言い換えれば、溝１１Ｃの幅Ｗは、延在方向ＤＥに沿って変化してもよいし、溝１１Ｃの深さＤは、延在方向ＤＥに沿って変化してもよい。また、溝１１Ｃは、延在方向ＤＥと直交する断面において、Ｖ字状に所定のテーパー角を有してもよいし、言い換えれば、逆台形状を有してもよい。テーパー角は、延在方向と直交する断面において、溝１１Ｃにおいて底部１１Ｃｂを挟む両壁面同士がなす角であり、テーパー角は６０°以下であることがより好ましい。あるいは、溝１１Ｃの底部１１Ｃｂが、円弧状を有してもよい。
【００４１】
［イオンビーム照射装置の構成］
図５を参照して、イオンビーム照射装置の構成を説明する。
図５が示すように、イオンビーム照射装置２０は、引出電極２１とサプレッサ電極２２とを備えている。イオンビーム照射装置２０において、引出電極２１の貫通孔２１ａと、サプレッサ電極２２の貫通孔２２ａとが重なるように、引出電極２１とサプレッサ電極２２とが配置されている。液体金属イオン源１０は、電極１１がサプレッサ電極２２の貫通孔２２ａを通り、かつ、電極１１の先端１１Ｔが引出電極２１から離れた状態で、イオンビーム照射装置２０に搭載される。
【００４２】
イオンビーム照射装置２０は、さらに、フィラメント電源３１、サプレッサ電源３２、引出電源３３、および、ビーム加速電源３４を備えている。ビーム加速電源３４は、電極１１に正の加速電圧を印加する。一方で、引出電源３３が引出電極２１に電圧を印加し、また、サプレッサ電源３２がサプレッサ電極２２に電圧を印加することによって、引出電極２１とサプレッサ電極２２とは、電極１１に対して負にバイアスされる。
【００４３】
イオンビーム照射装置２０では、フィラメント電源３１からフィラメントヒーター１３に電流が供給されることによって、フィラメントヒーター１３が発熱し、液体金属が融点以上の温度に加熱された状態に維持される。そして、引出電源３３が引出電極２１に電圧を印加することによって、引出電極２１と電極１１との間の領域に電場が形成される。これにより、電極１１の先端１１Ｔから引出電極２１に向けてイオンビームＩＢが放出される。
【００４４】
なお、サプレッサ電源３２がサプレッサ電極２２に電圧を印加することによって、フィラメントヒーター１３から熱電子が発生することが押さえられ、これにより、電極１１の先端１１Ｔと引出電極２１との間の電流が調節される。また、ビーム加速電源３４が電極１１に加速電圧を印加することによって、イオンビームＩＢにエネルギーポテンシャルが与えられ、イオンビームＩＢのエネルギーが調整される。
【００４５】
［実施例］
図６を参照して、実施例を説明する。
［実施例１］
直径が２５０μｍであるニオブ製の金属ワイヤーを準備した。金属ワイヤーの外周面に、金属ワイヤーの基端から先端までにわたる溝を形成した。このとき、金属ワイヤーの延在方向と直交する断面において、溝の形状を矩形状に設定し、開口部の幅および底部の幅を５０μｍに設定し、かつ、溝の深さを５０μｍに設定した。そして、金属ワイヤーの中心軸から溝側に偏心させることによって溝の底部と先端とが一致するように、先端を形成した。
【００４６】
次いで、電極とフィラメントヒーターとを接合した後に、電極をリザーバー内に通し、電極とリザーバーとを接合した。電極、リザーバー、および、フィラメントヒーターから構成される組立体を支持部に支持された端子に接続した。そして、リザーバーに液体ビスマスを貯留させることにより、実施例１の液体金属イオン源を得た。
【００４７】
なお、実施例１における液体金属イオン源は、図１から図４を参照して先に説明した液体金属イオン源１０に対応する構造を有する。
【００４８】
［比較例１］
図６が示すように、比較例１の液体金属イオン源が備える電極として、２本の金属ワイヤー４１ａから構成される電極４１を用いた。電極４１を製造するときには、２本の金属ワイヤー４１ａを捻ることによって２本の金属ワイヤー４１ａを縒り合わせた。これにより、２本の金属ワイヤー４１ａ間に溝を形成し、かつ、２つの金属ワイヤー４１ａの先端によって、１つの先端を形成した。各金属ワイヤー４１ａとして、実施例１と同様の金属ワイヤーを用いた。
【００４９】
次いで、電極４１をリザーバー４２内に通し、電極４１とリザーバー４２とを接合した。また、実施例１と同様、電極とフィラメントヒーターとを接合した後、組立体を支持部に支持された端子に接続した。そして、リザーバーにビスマスを貯留させることにより、比較例１の液体金属イオン源を得た。
【００５０】
［評価］
実施例１の液体金属イオン源、および、比較例１の液体金属イオン源をそれぞれイオンビーム照射装置に搭載し、以下の条件でイオンビーム照射装置にイオンビームを照射させた。
【００５１】
［照射条件］
・ビーム加速電圧    ３０ｋｅＶ
・引出電圧          −５，５００Ｖ
・エミッション電流  ０．５μＡ
・ヒーター電流      ２．９０Ａ
【００５２】
実施例１および比較例１の各々について、１０分ごとにビーム電流を測定した。実施例１の液体金属イオン源では、８時間でのビーム電流の変動が−３％であることが認められた。これに対して、比較例１の液体金属イオン源では、８時間でのビーム電流の変動が＋５０％であることが認められた。このように、実施例１の液体金属イオン源によれば、比較例１の液体金属イオン源に比べて、イオンビームの出力を安定化させることが可能であることが認められた。
【００５３】
以上説明したように、液体金属イオン源の一実施形態によれば、以下に列挙する効果を得ることができる。
（１）溝１１Ｃの底部１１Ｃｂが電極１１の中心よりも先端１１Ｔに近いため、先端１１Ｔにまで液体金属が供給されやすくなる。これにより、先端１１Ｔへの液体金属の供給が途絶えにくくなるため、結果として、液体金属イオン源１０は、イオンビームＩＢを安定に放出することができる。
【００５４】
（２）先端１１Ｔと底部１１Ｃｂとの間の距離が延在方向ＤＥから見て１０μｍ以下であれば、溝１１Ｃの底部１１Ｃｂから先端１１Ｔに液体金属をほぼ直接供給することが可能である。
【００５５】
（３）溝１１Ｃの底部１１Ｃｂと先端１１Ｔとが繋がる構成によれば、溝１１Ｃの底部１１Ｃｂから先端１１Ｔに液体金属を直接供給できるため、先端１１Ｔから放出されるイオンビームＩＢをより安定させることが可能である。
【００５６】
（４）溝１１ＣがＶ字状を有している場合と比べて、溝１１Ｃを通る液体金属の体積を大きくすることができる。
【００５７】
（５）電極１１における液体金属に対する表面性状を、外周面１１Ｓにおける溝１１Ｃ以外の部分と、溝１１Ｃとの間で明確に異ならせることが可能となる。これにより、液体金属が溝１１Ｃの内部に集まりやすくなり、結果として、液体金属が、溝１１Ｃを通じて先端１１Ｔに供給されやすくなる。
【００５８】
（６）延在方向ＤＥから見て、先端１１Ｔが直線状を有する場合と比べて、イオンビームＩＢの放出される先端１１Ｔにおける面積を制限することができ、直進性がより高められたイオンビームＩＢを出力することができる。
【００５９】
なお、上述した実施形態は、以下のように適宜変更して実施することができる。
・先端１１Ｔは円錐面１１Ｂの頂点でなくてもよく、例えば、２つの平面から構成される頂辺であってもよいし、多角錐の頂点であってもよいし、円錐面の一部と１つの平面とから構成される頂辺であってもよい。こうした構成であっても、先端１１Ｔが電極１１の中心よりも溝１１Ｃ寄りに位置していれば、上述した（１）と同等の効果を得ることができる。
【００６０】
・溝１１Ｃにおいて、アスペクト比が０．５よりも大きくてもよいし、底部１１Ｃｂの幅Ｗｂおよび開口部１１Ｃｏの幅Ｗｏが１００μｍよりも大きくてもよい。こうした構成であっても、溝１１Ｃを有しない構成と比べて、溝１１Ｃによる効果を少なからず得ることはできる。
【００６１】
・溝１１Ｃの底部１１Ｃｂが先端１１Ｔに繋がる構成であれば、先端１１Ｔは、電極１１の中心に位置してもよいし、電極１１の中心よりも溝１１Ｃの底部１１Ｃｂから離れた構成でもよい。こうした構成によれば、以下の効果を得ることができる。
【００６２】
（７）溝１１Ｃの底部１１Ｃｂが先端１１Ｔに繋がるため、先端１１Ｔにまで液体金属が供給されやすくなる。これにより、先端１１Ｔへの液体金属の供給が途絶えにくくなるため、結果として、液体金属イオン源１０は、イオンビームＩＢを安定に放出することができる。
【００６３】
・溝１１Ｃは、基端１１Ａから先端１１Ｔまでにわたって形成されているが、溝１１Ｃは、少なくとも先端１１Ｔよりも基端１１Ａ寄りの位置から先端１１Ｔに向けて延在方向ＤＥに沿って延び、かつ、円錐面１１Ｂに含まれる部分を含んでいればよい。こうした構成であれば、溝１１Ｃの底部１１Ｃｂが先端１１Ｔに繋がっていなくとも、円錐面よりも基端寄りにのみ溝を有する構成と比べて、液体金属が先端１１Ｔに供給されやすくなり、結果として、液体金属イオン源１０がイオンビームを安定に放出することができる。
【符号の説明】
【００６４】
１０…液体金属イオン源、１１，４１…電極、１１Ａ…先端、１１Ｂ…円錐面、１１Ｃ…溝、１１Ｃｂ…底部、１１Ｃｏ…開口部、１１Ｓ…外周面、１１Ｔ…先端、１２，４２…リザーバー、１３…フィラメントヒーター、１４…支持部、１５…端子、２０…イオンビーム照射装置、２１…引出電極、２１ａ，２２ａ…貫通孔、２２…サプレッサ電極、３１…フィラメント電源、３２…サプレッサ電源、３３…引出電源、３４…ビーム加速電源，４１ａ…金属ワイヤー。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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