(57)【要約】【課題】マイクロ波イオン源のプラズマ室におけるプラズマ密度を向上する。【解決手段】マイクロ波イオン源１０は、マイクロ波導入部１６とイオン引出部１８とを備えるプラズマ室１２と、マイクロ波の進行方向Ｐに向けられた磁場Ｍをプラズマ室１２に発生させる磁場発生器４０と、を備える。イオン引出部１８は、磁場Ｍに交差するイオンビーム引出面３４と、イオンビーム引出面３４の少なくとも一部を形成する被覆部５２と、被覆部５２の背後に設けられている磁性体５０と、を備える。被覆部５２は、二次電子放出材料で形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ波導入部とイオン引出部とを備えるプラズマ室と、
マイクロ波の進行方向に向けられた磁場を前記プラズマ室に発生させる磁場発生器と、を備え、
前記イオン引出部は、前記磁場に交差する内壁面と、前記内壁面の少なくとも一部を形成する二次電子放出材料層と、前記二次電子放出材料層の背後に設けられている磁性体と、を備えることを特徴とするマイクロ波イオン源。
【請求項２】
前記内壁面にはイオン引出開口が設けられており、前記二次電子放出材料層は該イオン引出開口に隣接するように形成されていることを特徴とする請求項１に記載のマイクロ波イオン源。
【請求項３】
前記磁性体は、前記二次電子放出材料層により被覆され、前記イオン引出部に収められていることを特徴とする請求項１または２に記載のマイクロ波イオン源。
【請求項４】
プラズマ室からイオンを引き出すためのイオン引出部であって、前記プラズマ室には磁場が印加されており、
前記磁場に交差する内壁面と、
前記内壁面の少なくとも一部を形成する二次電子放出材料層と、
前記二次電子放出材料層の背後に設けられている磁性体と、を備えることを特徴とするイオン引出部。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ波イオン源、及びマイクロ波イオン源に適するイオン引出部に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ波をプラズマ生成に用いるイオン源が知られている。真空のプラズマ室にマイクロ波が導入される。プラズマ室に供給された原料ガスがマイクロ波によって励起され、プラズマが生成される。プラズマからイオンが引き出される。こうして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。また、プラズマ室に電子サイクロトロン共鳴を引き起こすための磁場を印加して、プラズマを効率的に生成する方式も知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−３６６９６号公報
【特許文献２】特開２００５−２５１７４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
磁場が印加されている場合、生成されたプラズマ中の荷電粒子は磁場に沿ってらせん運動をする。一部の粒子はプラズマ室の壁面に到達してプラズマから失われうる。より多くのイオンを外に引き出して利用するためには、そうしたプラズマの損失を抑制することが望まれる。
【０００５】
本発明のある態様の例示的な目的のひとつは、マイクロ波イオン源のプラズマ室におけるプラズマ密度を向上することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のある態様のマイクロ波イオン源は、マイクロ波導入部とイオン引出部とを備えるプラズマ室と、マイクロ波の進行方向に向けられた磁場を前記プラズマ室に発生させる磁場発生器と、を備える。前記イオン引出部は、前記磁場に交差する内壁面と、前記内壁面の少なくとも一部を形成する二次電子放出材料層と、前記二次電子放出材料層の背後に設けられている磁性体と、を備える。
【０００７】
この態様によると、磁場が磁性体に集まるので、磁場に沿って運動するプラズマ中の荷電粒子を磁性体手前の二次電子放出材料層に誘導することができる。二次電子放出材料層に荷電粒子が当たるとプラズマ室に二次電子が放出される。二次電子放出材料層がイオン引出部に設けられているためイオン引出部での電子密度が高められ、それにより電気的平衡状態に近づくようにイオン引出部に向けて陽イオンが流入する。したがって、プラズマ室の、とりわけイオン引出部のプラズマ密度を向上することができる。よって、イオン源から引き出されるイオンの量を増やすことができる。
【０００８】
前記内壁面にはイオン引出開口が設けられており、前記二次電子放出材料層は該イオン引出開口に隣接するように形成されていてもよい。
【０００９】
このようにすれば、イオン引出開口の近傍に二次電子を供給することができるので、プラズマ密度を向上し引き出されるイオンの量を増やすうえで特に有効である。
【００１０】
前記磁性体は、前記二次電子放出材料層により被覆され、前記イオン引出部に収められていてもよい。
【００１１】
このようにすれば、二次電子放出材料層により磁性体を保護することができる。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】
本発明の別の態様は、プラズマ室からイオンを引き出すためのイオン引出部である。前記プラズマ室には磁場が印加されている。このイオン引出部は、前記磁場に交差する内壁面と、前記内壁面の少なくとも一部を形成する二次電子放出材料層と、前記二次電子放出材料層の背後に設けられている磁性体と、を備える。
【００１３】
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】
【００１４】
本発明によれば、マイクロ波イオン源のプラズマ室におけるプラズマ密度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明のある実施形態に係るマイクロ波イオン源を概略的に示す断面図である。
【図２】図１に示すイオン引出部の分解図である。
【図３】本発明のある実施形態に係るマイクロ波イオン源において磁場発生器によりプラズマ室に生じる磁場を例示する図である。
【図４】比較例に係るマイクロ波イオン源において磁場発生器によりプラズマ室に生じる磁場を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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。
【００１７】
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を概略的に示す断面図である。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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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真空チャンバである。プラズマ室１２の内部空間を以下では、プラズマ生成空間１４と呼ぶことがある。
【００２１】
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。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。
【００２２】
プラズマ室１２は、マイクロ波導入部１６と、イオン引出部１８と、を備える。マイクロ波導入部１６とイオン引出部１８とはプラズマ生成空間１４を挟んで対向している。
【００２３】
また、プラズマ室１２は、マイクロ波導入部１６とイオン引出部１８とを接続し、プラズマ生成空間１４を囲む側壁部２０を備える。マイクロ波導入部１６及びイオン引出部１８それぞれの外周部分に側壁部２０が固定されている。側壁部２０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。
【００２４】
なお側壁部２０は、側壁部２０を冷却するための冷却部を備えてもよい。この冷却部は側壁部２０に内蔵されていてもよいし、側壁部２０の外側に付設されていてもよい。また、プラズマ室１２の側壁部２０をプラズマから保護するために、側壁部２０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。
【００２５】
マイクロ波導入部１６、イオン引出部１８、及び側壁部２０によってプラズマ室１２の中にプラズマ生成空間１４が画定されている。なお、プラズマ室１２は、マイクロ波導入部１６、イオン引出部１８、及び側壁部２０が一体にプラズマ生成空間１４を囲むよう構成されているから、イオン引出部１８に接続される側壁部２０の末端はイオン引出部１８の一部であるとみなすこともできる。同様に、マイクロ波導入部１６に接続される側壁部２０の末端はマイクロ波導入部１６の一部であるとみなすこともできる。
【００２６】
プラズマ室１２は例えば円筒形状を有する。この場合、マイクロ波導入部１６及びイオン引出部１８は概ね円板形状であり、側壁部２０は概ね円筒である。なおプラズマ室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。
【００２７】
マイクロ波導入部１６は、真空窓２２と、真空窓２２を支持する真空窓支持部２４と、を備える。真空窓２２はプラズマ室１２の内部を真空に封じる。真空窓２２の一方の側がプラズマ生成空間１４に面しており、真空窓２２の他方の側がマイクロ波供給系または導波管２６に向けられている。マイクロ波の伝搬方向Ｐは真空窓２２に垂直である。本実施形態では真空窓２２はマイクロ波導入部１６の全体を占めているが、真空窓２２はマイクロ波導入部１６の一部（例えば中心部）に形成されていてもよい。
【００２８】
真空窓２２は例えばアルミナまたは窒化ホウ素のような誘電体で形成されている。本実施形態では真空窓２２は二層構造を有し、例えば窒化ホウ素の窓内層２８がプラズマ生成空間１４に面しており、その窓内層２８に例えばアルミナの窓外層３０が隣接する。窓内層２８は、プラズマ室１２の外からイオン引出開口３２を通じてプラズマ室１２に逆流する電子から窓外層３０を保護するために窓外層３０を被覆する。真空窓支持部２４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。
【００２９】
一方、イオン引出部１８には少なくとも１つのイオン引出開口３２が形成されている。イオン引出開口３２は例えば、紙面に垂直な方向に細長いスリットである。イオン引出開口３２はイオン引出部１８の中心部分に形成されている。イオン引出開口３２は、プラズマ生成空間１４を挟んで真空窓２２に対向する位置に形成されている。真空窓２２、プラズマ生成空間１４、及びイオン引出開口３２は、プラズマ室１２の中心軸に沿って配列されている。
【００３０】
詳しくは後述するように、イオン引出部１８は、外側部分４８と、磁性体５０と、二次電子放出材料層である被覆部５２と、を備える。なお本書においては、イオン引出部１８の内壁面のうち、マイクロ波導入部１６に対向する部分を、イオンビーム引出面３４と称することがある。
【００３１】
イオン引出開口３２の軸方向外側には、イオンをプラズマ室１２の外に引き出すための少なくとも１つの引出電極３６を備える引出電極系が設けられている。引出電極３６は、イオン引出部１８との間に軸方向に引出ギャップ３８を有して対向する。引出電極３６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。
【００３２】
図１に示されるように、マイクロ波イオン源１０は、プラズマ室１２に磁場を発生させるための磁場発生器４０を備える。磁場発生器４０は、プラズマ室１２の中心軸上において軸方向に向けられた磁場を発生させるために、プラズマ室１２の側壁部２０を囲むように配設されている。その磁力線方向を図１に矢印Ｍで示す。磁場発生器４０による磁力線方向Ｍは、マイクロ波の伝搬方向Ｐと同一の方向である。また、この磁場Ｍは、プラズマ室１２の中心軸上の少なくとも一部分において共鳴磁場またはそれよりも高強度である。しかし、磁場発生器４０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。
【００３３】
磁場発生器４０は、プラズマ室１２を囲むドーナツ型のコイル４２と、コイル４２に装着されたヨーク４４と、を備える。コイル４２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。ヨーク４４は、コイル４２の外周及び軸方向両端に隣接して設けられている。また、磁場発生器４０は、コイル４２に電流を流すためのコイル電源（図示せず）を備える。
【００３４】
なお磁場発生器４０は、図示されるように１つのコイル４２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。また、磁場発生器４０は、これら１つ又は複数のコイルとともに、または１つ又は複数のコイルに代えて、永久磁石を備えてもよい。
【００３５】
磁場発生器４０は、プラズマ室１２に対して磁場発生器４０を支持するための磁石支持部（図示せず）を備えてもよい。この場合、磁場発生器４０は、その磁石支持部によってプラズマ室１２を囲むように配置される。本実施形態においては、磁場発生器４０は、プラズマ室１２と磁場発生器４０との間に径方向隙間４６が形成されるように支持されている。このように磁場発生器４０とプラズマ室１２とが離れている場合には、磁場発生器４０とプラズマ室１２とに異なる電位が与えられてもよい。そのためにマイクロ波イオン源１０は、プラズマ室１２及び磁場発生器４０のそれぞれに電位を与えるための高電圧電源（図示せず）を備えてもよい。なお磁場発生器４０はプラズマ室１２の外表面に直に取り付けられていてもよい。
【００３６】
図２は、図１に示すイオン引出部１８の分解図である。図１及び図２に示されるように、イオン引出部１８は、外側部分４８、磁性体５０、及び被覆部５２を備える。また、図３は、本実施形態に係るマイクロ波イオン源１０において磁場発生器４０によりプラズマ室１２に生じる磁場を例示する図である。
【００３７】
外側部分４８はイオン引出部１８の外形を定める。また、外側部分４８には、その中心部にイオン引出開口３２が形成されており、外側部分４８はイオン引出開口３２の形状を定めている。外側部分４８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。外側部分４８は、例えばタングステンのような高融点金属またはグラファイトのような高融点の半金属導体であってもよい。プラズマ室１２に高電圧が印加されるとき、その一部である外側部分４８にも同じ高電圧が印加されるので、外側部分４８はプラズマ電極と呼ばれることもある。
【００３８】
磁性体５０は軸方向に関して外側部分４８と被覆部５２との間にあり、外側部分４８と被覆部５２とに挟まれている。磁性体５０は、イオン引出開口３２を囲むように軸対称に配置されている。磁性体５０は鉄材などの軟磁性体である。磁性体５０は、径方向に関してイオン引出開口３２と磁場発生器４０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をイオン引出開口３２から磁性体５０を介して磁場発生器４０へと帰還させる磁気回路が構成される。よって、この磁気回路において磁性体５０は被覆部５２の背後に設けられている。
【００３９】
磁性体５０を経由する磁場を図３に例示する。比較のために、磁性体５０が設けられておらずイオン引出部１８が非磁性材料である場合の磁場を図４に例示する。これら磁場の対比については後述する。
【００４０】
被覆部５２は、上述のイオンビーム引出面３４を形成する。また、被覆部５２は、プラズマから磁性体５０を保護するために磁性体５０の表面を覆う保護層でもある。
【００４１】
本実施形態においては、被覆部５２は、二次電子放出材料で、例えばアルミナ、酸化マグネシウム、または窒化ホウ素のような二次電子放出係数の高い材料で、形成されている。ここで、二次電子放出係数の高い材料とは、本用途においてイオンに要求されるエネルギーレベル（例えば数ｅＶ〜数１０ｅＶ、または約１０ｅＶ）において当該材料にイオンが入射したとき少なくとも１個の電子を放出する材料をいう。こうして被覆部５２は、プラズマ室１２の側壁部２０の内面またはマイクロ波導入部１６の内面を形成する材料に比べて高い二次電子放出能力を有する材料で形成されている。
【００４２】
二次電子放出材料は、少なくとも二種のアルカリ土類金属元素を含むアルカリ土類金属酸化物であってもよい。こうしたアルカリ土類金属酸化物は、高い二次電子放出能力を持ちうる。そのために、アルカリ土類金属元素は、電子数の多い元素であることが望ましい。そこで、少なくとも二種のアルカリ土類金属元素のうち第１の元素は、ストロンチウム又はバリウムであってもよい。また、少なくとも二種のアルカリ土類金属元素のうち第２の元素は、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、及びバリウムからなるグループから選択され、第１の元素と異なる元素であってもよい。あるいは、少なくとも二種のアルカリ土類金属元素は、ストロンチウムと、マグネシウム、カルシウム、及びバリウムからなるグループから選択される元素と、を含んでもよい。アルカリ土類金属酸化物は、酸化ストロンチウムカルシウムまたは酸化ストロンチウムマグネシウムであってもよい。
【００４３】
また、図２に示されるように、外側部分４８には磁性体５０及び被覆部５２を収容するための凹部５４が形成されている。凹部５４は、外側部分４８の外周部及びイオン引出開口３２の周囲を残すようにプラズマ生成空間１４側から掘り下げられている。
【００４４】
磁性体５０及び被覆部５２は外側部分４８の凹部５４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５０及び被覆部５２はそれぞれ、外側部分４８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３２に対応する開口を有するプレートである。凹部５４の底面５６に磁性体５０の表面の一方が当接し、その反対側の磁性体５０の表面は被覆部５２に当接している。被覆部５２は磁性体５０の全体を覆っており、磁性体５０はプラズマ生成空間１４に露出されていない。こうして被覆部５２はプラズマから磁性体５０を遮蔽する。
【００４５】
被覆部５２は外側部分４８の外周部及びイオン引出開口３２の周囲と同一平面を形成し、外側部分４８が側壁部２０に取り付けられたとき被覆部５２及び磁性体５０の外周部は、側壁部２０と外側部分４８とに挟持される。なお外側部分４８は例えばタイロッドなどの適切な取付手段（図示せず）によって側壁部２０に取り付けられる。
【００４６】
本実施形態に係るマイクロ波イオン源１０の動作を説明する。マイクロ波が真空窓２２を通じてプラズマ室１２に導入される。マイクロ波によって原料ガスが励起され、プラズマ室１２にプラズマが生成される。イオン引出開口３２を通じてプラズマ室１２の外へとイオンが引き出される。
【００４７】
ところで、図４に例示するように、マイクロ波イオン源は一般に、プラズマ室６０の外に設置されたソレノイドコイルが発生させる概ね軸方向を向く磁場６２によりプラズマを生成し閉じ込めている。この磁場６２は非磁性金属材料で形成されたイオンビーム引出面６４を横切っている。プラズマ中の荷電粒子は磁場６２に沿って（例えば、磁場６２に巻き付くように）移動する。そして、一部の荷電粒子は引出面６４に当たり、引出面６４を加熱する。そうした荷電粒子は引出面６４に捕捉されプラズマから失われるので、プラズマ室６０のプラズマ密度は高くなりにくい。
【００４８】
これに対して、本実施形態においては、上述のように、二次電子放出係数が高い部材である被覆部５２によりイオンビーム引出面３４が形成されている。したがって、被覆部５２に荷電粒子が衝突するときプラズマ生成空間１４に二次電子が放出される。プラズマ生成空間１４のうちイオン引出部１８に隣接する領域における電子密度が高まり、それにより電気的平衡状態に近づくように当該領域にイオンが流入する。こうして、イオン引出部１８のプラズマ密度を向上し、マイクロ波イオン源１０から引き出されるイオンの量（つまり引出可能なイオンビーム電流量）を増やすことができる。
【００４９】
また、本実施形態においては、二次電子放出源である被覆部５２の背後に磁性体５０が設けられている。そのため、図３に例示するように、磁性体５０に磁場Ｍを引き寄せることができる。例えば、イオン引出部１８が非磁性材料であった場合には側壁部２０を経由してプラズマ室１２の外へ抜けていた磁力線や、プラズマ室１２の外側を通っていた磁力線を、イオンビーム引出面３４へと集めることができる。あるいは、イオン引出開口３２を通っていた磁力線をイオンビーム引出面３４に向けることができる。磁力線に沿って荷電粒子が被覆部５２に誘導され被覆部５２から多量の二次電子が放出される。電気的平衡状態を実現するように多量のイオンがイオン引出部１８に向けて引き寄せられる。したがって、磁性体５０を設けることにより、イオン引出部１８でのプラズマ密度増強効果をさらに高めることができる。
【００５０】
本実施形態によると、被覆部５２はイオン引出開口３２に隣接するように形成されている。具体的には、被覆部５２はイオン引出開口３２を囲むように軸対称に形成されている。イオン引出開口３２の近傍に二次電子が直接供給され、イオン引出開口３２におけるプラズマ密度を向上することができる。よって、こうした被覆部５２の配置は、マイクロ波イオン源１０から引出可能なイオンビーム電流量を増やすうえで特に有効である。
【００５１】
また、本実施形態によると、磁性体５０は被覆部５２によってプラズマから保護されている。そのため、磁性体５０はプラズマによるスパッタリングから保護され、磁性体５０の材料によるプラズマの汚染、ひいてはイオンビーム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、磁性体５０の表面がプラズマ生成空間１４に露出されていてもよい。
【００５２】
本実施形態によると、磁性体５０は外側部分４８の中に収められており、引出ギャップ７８の寸法は磁性体５０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５０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。
【００５３】
本実施形態によると、図３からわかるように、磁性体５０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３８への軸方向磁場Ｍの漏れを軽減または防止することができる。このようにして、磁性体５０はプラズマ室１２から引出ギャップ３８への漏れ磁場を遮蔽する磁気シールドとしても機能する。本発明者の知見によると、引出ギャップ３８における軸方向の漏れ磁場が大きいとき、外側部分４８（プラズマ電極）と引出電極３６との間で放電が生じやすくなる。それは、引出ギャップ３８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。よって、本実施形態によると、磁気シールドとしての磁性体５０を設けることにより、引出ギャップ３８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。
【００５４】
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。
【００５５】
上述の実施形態においては、外側部分４８、磁性体５０、及び被覆部５２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、外側部分４８、磁性体５０、及び被覆部５２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５０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。
【００５６】
上述の実施形態においては、外側部分４８、磁性体５０、及び被覆部５２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５０及び／または被覆部５２が、イオン引出開口３２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。
【００５７】
磁性体５０及び／または被覆部５２は、イオンビーム引出面３４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５０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。同様に、被覆部５２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二次電子放出部でもよいし、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二次電子放出部でもよい。
【００５８】
また、被覆部５２は、イオン引出部１８に接続される側壁部２０の末端の内壁面の少なくとも一部を形成していてもよい。こうした被覆部５２の背後に磁性体５０が設けられていてもよい。磁性体５０は、イオン引出部１８の径方向外側でイオン引出部１８と磁場発生器４０との間に配置されていてもよい。あるいは、磁性体５０は、イオン引出部１８の軸方向外側に配置されていてもよく、例えば、外側部分４８の外側に隣接して設けられていてもよい。
【００５９】
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、本発明を適用することができるイオン源のプラズマ生成手段はマイクロ波に限られない。本発明は、イオン引出部の内壁面に交差する磁場が生成される任意のイオン源に適用することができる。
【符号の説明】
【００６０】
１０  マイクロ波イオン源、  １２  プラズマ室、  １４  プラズマ生成空間、  １６  マイクロ波導入部、  １８  イオン引出部、  ３２  イオン引出開口、  ３４  イオンビーム引出面、  ４０  磁場発生器、  ４８  外側部分、  ５０  磁性体、  ５２  被覆部。
【図１】
2015018609.tif 000003
【図２】
2015018609.tif 000004
【図３】
2015018609.tif 000005
【図４】
2015018609.tif 000006