(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高電圧領域に配置されると共に、原料ガス供給源から供給される原料ガスをマイクロ波によって励起してプラズマとし、イオンビームとして引き出すイオン源を備えたマイクロ波イオン源装置において、
前記原料ガス供給源から供給される原料ガスを流通する原料ガス配管の高電圧領域部に設けられ、前記原料ガスの圧力に差を形成する差圧形成手段と、
前記差圧形成手段と共に前記高電圧領域部に設置され、前記イオン源への原料ガス流量を調整するバルブと、を備え、
前記差圧形成手段と前記バルブとを直列に接続した直列接続体を構成すると共に、前記直列接続体を複数個並設したことを特徴とするマイクロ波イオン源装置。
【請求項２】
前記差圧形成手段として細管を用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装置。
【請求項３】
前記直列接続体の一つと前記原料ガス供給源との間の低電圧領域部に、前記原料ガスの流量を調整して圧力を調整する原料ガス流量調整手段を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のマイクロ波イオン源装置。
【請求項４】
前記バルブと前記原料ガス流量調整手段との間の前記低電圧領域部に、前記原料ガスの圧力を検出する圧力検出手段と、前記圧力検出手段の検出値が予め定めた所定値より低下した場合に、前記原料ガスの圧力を前記所定値に保持する原料ガス圧力保持手段と、を備えたことを特徴とする請求項３に記載のマイクロ波イオン源装置。
【請求項５】
前記原料ガス圧力保持手段は、前記原料ガス配管に並設されるバイパス配管と、前記バイパス配管に設置され、前記圧力検出手段の検出値に基づき動作する制御バルブであることを特徴とする請求項４に記載のマイクロ波イオン源装置。
【請求項６】
前記原料ガス圧力保持手段は、前記原料ガス配管に設置され、前記圧力検出手段の検出値に基づき動作する差圧弁であることを特徴とする請求項４に記載のマイクロ波イオン源装置。
【請求項７】
前記バルブと前記原料ガス流量調整手段との間の前記低電圧領域部に、前記原料ガスの圧力を検出する圧力検出手段と、前記圧力検出手段の検出値が予め定めた所定値より低下した場合に、前記イオン源への高電圧を遮断する電圧遮断手段と、を備えたことを特徴とする請求項３に記載のマイクロ波イオン源装置。
【請求項８】
前記バルブと前記原料ガス流量調整手段との間の前記低電圧領域部に高磁場領域を生成する高磁場領域発生手段を備えたことを特徴とする請求項３に記載のマイクロ波イオン源装置。
【請求項９】
前記高磁場領域発生手段を永久磁石で構成したことを特徴とする請求項８に記載のマイクロ波イオン源装置。
【請求項１０】
前記高磁場領域における前記原料ガスの流通方向と垂直方向の磁束密度が１００ガウス以上であることを特徴とする請求項８または請求項９に記載のマイクロ波イオン源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、マイクロ波によって原料ガスを励起してプラズマとし、イオンビームとして引き出すマイクロ波イオン源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、マイクロ波イオン源は、プラズマ室を数ＫＶ〜数１００ＫＶの高電圧領域に設置し、そこで生成したイオンをプラズマ室と引き出し電極との間の電界で加速し、イオンビームを形成している。このため、プラズマ室やプラズマ室と同電位に設置した装置、及びその装置を駆動する制御機器を数ＫＶ〜数１００ＫＶの高電圧領域に設置している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
そこで、通常は、図８に示すように、マイクロ波イオン源（以下、イオン源と称する。）８０、及びイオン源８０に原料ガス（例えば、水素ガス）を供給する原料ガスボンベ８１と共に、イオン源８０への原料ガス流量を調整する原料ガス流量調整手段（以下、マスフローコントローラと称する。）８２やマスフローコントローラ８２を制御する高電圧領域側制御機器８３等のイオン源制御機器８４を、高圧デッキ（碍子などで絶縁した制御機器設置用の箱）８５の内部に設置している。そして、高電圧領域８６の外部に設置された絶縁トランス８７を用いてイオン源制御機器８４に電力ケーブル８８を介して電力を供給すると共に、低電圧領域側、例えばアース電位領域側制御機器８９から光ケーブル９０により制御信号の送受信を行っている。
【０００４】
【特許文献１】特開平９−５５１７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のマイクロ波イオン源装置においては、前述のようにイオン源８０及び原料ガスボンベ８１と共に、マスフローコントローラ８２や高電圧領域側制御機器８３等のイオン源制御機器８４を高圧デッキ８５の内部に設置しているため、高圧デッキ８５や絶縁トランス８７、あるいは制御信号の光変換／電圧変換装置等のアース電位領域側制御機器８９が必要となり、マイクロ波イオン源装置が大型かつ高価になるという問題があった。
【０００６】
その上、高圧デッキ８５の内部にイオン源制御機器８４を設置すると、高圧デッキ８５からスパークを生じた場合、スパークのノイズによりイオン源制御機器８４が誤動作してしまうという問題もある。
【０００７】
また、特許文献１に開示された装置のように、電磁石のみをアース電位領域に設置した装置においても、マスフローコントローラ、あるいはマイクロ波電源は、高電圧領域に設置されるため、高圧デッキが必要となる。
【０００８】
そこで、高圧デッキを無くし、低コスト化するためには、マイクロ波電源あるいはマスフローコントローラをアース電位領域に設置する必要があるが、マイクロ波電源については、導波管の途中に周知のＤＣカットを挿入することによりＤＣ電位を絶縁し、マイクロ波電源をアース電位領域に設置できる。一方、マスフローコントローラをアース電位領域に設置するためには、マスフローコントローラとイオン源とを絶縁チューブ等からなる絶縁性ガス配管で連結し、原料ガスを流通する方法が考えられる。
【０００９】
しかし、マスフローコントローラとイオン源とを絶縁性ガス配管で連結すると、イオン
源内部のガス圧力をプラズマが発生可能なガス圧力まで減圧するため、マスフローコントローラの下流のガス圧力もグロー放電領域（数Ｐａ〜数百Ｐａ）まで低下してしまうことになる。このため、絶縁性ガス配管内部でのグロー放電を抑止することが出来ず、配管内の放電によるイオン源動作の不安定化や絶縁性ガス配管の破損を招いてしまうという問題があった。
【００１０】
絶縁性ガス配管内の放電を抑止するためには絶縁性ガス配管内のガス圧力を上げればよく、このために図９に例示するように、イオン源８０が設置された高電圧領域８６にガス流量を調整できるバルブ９１を設けることが考えられる。しかし、このような構成では、絶縁性ガス配管９２内の放電は抑止されるものの、バルブ９１を操作するために、高電圧領域８６の高電圧を落とすか、または図示しない絶縁棒等を用いてバルブ９１を開閉し、ガス流量を調整する必要があり、イオン源８０の調整に必要な高精度のガス流量調整が難しいという問題があった。
【００１１】
この発明は、前記諸問題を解決するためになされたもので、低コスト化を図った上で、イオン源へ原料ガスを流通する原料ガス配管内の放電を抑止し、かつ、原料ガス流量調整手段を用いた高精度なガス流量調整を可能とするマイクロ波イオン源装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明に係るマイクロ波イオン源装置は、高電圧領域に配置されると共に、原料ガス供給源から供給される原料ガスをマイクロ波によって励起してプラズマとし、イオンビームとして引き出すイオン源を備えたマイクロ波イオン源装置において、前記原料ガス供給源から供給される原料ガスを流通する原料ガス配管の高電圧領域部に設けられ、前記原料ガスの圧力に差を形成する差圧形成手段と、前記差圧形成手段と共に前記高電圧領域部に設置され、前記イオン源への原料ガス流量を調整するバルブと、を備え、前記差圧形成手段と前記バルブとを直列に接続した直列接続体を構成すると共に、前記直列接続体を複数個並設したものである。
【発明の効果】
【００１３】
この発明に係るマイクロ波イオン源装置によれば、マイクロ波イオン源の制御を低電圧領域、例えばアース電位領域に置かれた制御機器で行うため、高圧デッキ等が不要となり、装置の低コスト化を可能にすると共に、制御機器を低電圧領域、例えばアース電位領域に置くことで、高圧デッキからのスパークによる制御機器の誤動作を抑止することができる。更に、原料ガス配管内の放電を抑止し、かつ、高精度なガス流量調整が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、この発明に係るマイクロ波イオン源装置の好適な実施の形態について図面を参照して説明する。なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。
【００１５】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係るマイクロ波イオン源装置のブロック構成図である。図１において、イオン源１は、マイクロ波電源（図示せず）により生成されるマイクロ波を導波管（図示せず）によって真空チャンバ（図示せず）に導くと共に、原料ガス供給源としてのガスボンベ２から水素ガス等の原料ガスを供給し、この原料ガスをマイクロ波により励起してプラズマとする。このイオン源１は高電圧領域３に設置されており、そして真空チャンバの出口に設けた引き出し電極によってプラズマからイオンビームを引き出すものである。
【００１６】
ガスボンベ２からの原料ガスは、絶縁性ガス配管４と非絶縁性ガス配管５により構成される第１のガス配管６を流通してイオン源１に供給される。非絶縁性ガス配管５は高電圧領域３に設置され、絶縁性ガス配管４は高電圧領域３の外部に設置される。そして、絶縁
性ガス配管４と非絶縁性ガス配管５との接続部にはバルブ手段を構成する空気駆動バルブ７が設置され、空気駆動バルブ７は、圧縮空気で動作するリモート制御バルブ８により開閉制御される。
【００１７】
高電圧領域３に配置される非絶縁性ガス配管５の所定長さ部分には細管９が接続されており、細管９の上流部分には細管９へ異物が流入しないようにフィルター１０が設置されている。この細管９は第１のガス配管６の高電圧領域部にガス圧力の差を形成する差圧形成手段として機能する。
【００１８】
また、絶縁性ガス配管４には、原料ガス流量調整手段であるマスフローコントローラ１１と圧力検出手段である圧力計１２の直列接続されたものが設置されている。マスフローコントローラ１１は、原料ガスの流量を調整することにより、圧力を調整するものであり、これにより、イオン源１の調整に必要な高精度のガス流量調整を実行する。
【００１９】
更に、実施の形態１に係るマイクロ波イオン源装置は、イオン源１とガスボンベ２との間に、第１のガス配管６に並設して第２のガス配管１３が設けられている。この第２のガス配管１３も第１のガス配管６と同様に、高電圧領域３に配置される非絶縁性ガス配管１４と高電圧領域３の外部に設置される絶縁性ガス配管１５から構成されている。そして、この第２のガス配管１３によっても、イオン源１にガスボンベ２の原料ガスが供給できるように構成されている。
【００２０】
非絶縁性ガス配管１４と絶縁性ガス配管１５との接続部には空気駆動バルブ１６が設置されている。この空気駆動バルブ１６は、圧縮空気で動作するリモート制御バルブ１７により制御される。
【００２１】
高電圧領域３に設置される非絶縁性ガス配管１４の所定長さ部分には細管１８が接続されており、細管１８の上流部分には細管１８へ異物が流入しないようにフィルター１９が設置されている。しかし、第２のガス配管１３を構成する絶縁性ガス配管１５には、原料ガス流量調整手段であるマスフローコントローラ、あるいは圧力計は設置されていない。
【００２２】
なお、前記においては、第１及び第２のガス配管を絶縁性ガス配管と非絶縁性ガス配管により構成した場合について図示説明したが、第１及び第２のガス配管を絶縁性ガス配管のみで構成してもよい。必要であるのは、高電圧領域とアース電位領域との境界部分が絶縁性ガス配管で構成されていることである。
【００２３】
実施の形態１に係るマイクロ波イオン源装置は前記のように構成されており、次にその動作について説明する。
イオン源１は、高圧電源を用いて、数ｋＶ〜数１００ｋＶの高電位領域に設置されているため、図１中の高電圧領域３と高電圧領域３の外部とを結ぶ絶縁ガス配管４内部のガス圧力をそれほど下げることができない。これを避けるため、本実施の形態１では高電圧領域３にガス圧力の差を設ける細管９を設けている。
【００２４】
具体的には、細管９の径を数１０〜数１００μｍ程度に設定すれば、イオン源１に供給するガス流量が０．１〜１０ｃｃｍ程度の場合、数ｃｍの長さで、ほぼ１気圧の差圧を設けることができるため、第１及び第２のガス配管６の内部放電を抑止することが可能となる。
【００２５】
絶縁性ガス配管４と非絶縁性ガス配管５により構成される第１のガス配管６において、所望のガス流量を得るためには、以下の手順で細管９の長さを決定する。
（１）イオン源に供給する最低のガス流量を決める。
（２）３種類ほどの異なる長さを持つ細管を準備し、片側に原料ガスを供給し、片側を真空にして、その各々のガス流量を測定する。
（３）細管の長さとガス流量をプロットし、ガス流量に相当する細管の長さを決定する。
このように実験的に長さを求めるのは、ガス配管内のガス流が、ガス分子同士の衝突により流速が決まる粘性流（大気圧〜低圧）からガス分子同士の衝突がない分子流（低圧〜真空）領域に変化するため、理論的な流量を求めにくいためである。
【００２６】
また、前記のように、絶縁性ガス配管４と非絶縁性ガス配管５により構成される第１のガス配管６のみによる原料ガスの供給では、以下の問題が残る。
即ち、ガス流量を調整するため、マスフローコントローラ１１を用いるが、マスフローコントローラ１１でガス流量を変化させると、絶縁性ガス配管４の内部のガス圧力も変動する。一方、マスフローコントローラ１１で取り扱えるガス圧力の範囲はそれほど大きくなく、一般的には０〜２気圧程度である。このため、絶縁性ガス配管４の内部での放電を抑止するため、最低でも０．５気圧程度の圧力が必要だとすると、絶縁性ガス配管の内部圧力の変化幅は、０．５〜２気圧となり、ガス流量もほぼ圧力変化に比例するため、取り扱える流量幅がほぼ４倍に制限される。一方、イオン源１においては、特に始動時に数倍〜数十倍のガスを導入することが多いため、この構成では対応できないことがある。
【００２７】
この問題を解決するため、実施の形態１においては、マスフローコントローラ１１を設置する第１のガス配管６とは別に、第２のガス配管１３を設けている。この第２のガス配管１３は、前述したように、第１のガス配管６と並設されており、ガス流量調整手段であるマスフローコントローラを設けず、大流量ガスの供給を可能としている。そして、イオン源１の始動時にのみ、高電圧領域３に設けた空気駆動バルブ１６を、リモート制御バルブ１７を介して供給される圧縮空気を用いて駆動することにより、イオン源１に対し、第１のガス配管６により原料ガスを供給すると共に、第２のガス配管１３によっても原料ガスを供給し、イオン源１の安定した点火が行えるように構成されている。
【００２８】
更に、細管９、１８が細いことにより、ガス配管５、１４中の異物で細管９、１８が塞がれて原料ガスを供給できなくなる可能性があるため、異物除去用として細管９、１８の上流側にフィルター１０、１９が設けられている。
【００２９】
以上のように、実施の形態１に係るマイクロ波イオン源装置によれば、イオン源１の制御を低電圧領域、例えばアース電位領域に置かれた制御機器で行うため、高圧デッキ等が不要となり、装置の低コスト化を可能にすると共に、制御機器を低電圧領域、例えばアース電位領域に置くことで、高圧デッキからのスパークによる制御機器の誤動作を抑止することができる。また、原料ガス配管内の放電を抑止し、かつ、高精度なガス流量調整を可能とする。
【００３０】
更に、マスフローコントローラ１１を設置する第１のガス配管６とは別に、ガス流量調整手段であるマスフローコントローラを設けず、大流量ガスの供給を可能とする第２のガス配管１３を並設し、イオン源１の始動時には、第１のガス配管６に原料ガスを流通させると共に、第２のガス配管１３によっても原料ガスを流通させるので、イオン源１の安定した点火を行うことができる。
【００３１】
実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２に係るマイクロ波イオン源装置について説明する。実施の形態１では、マスフローコントローラ等の故障により、絶縁性ガス配管への原料ガスの流通が止まった場合、ガス配管の内部圧力の減少に伴う放電により、機器が破損する可能性がある。このようなトラブルに対応できるのが実施の形態２である。
【００３２】
図２は、この発明の実施の形態２に係るマイクロ波イオン源装置のブロック構成図で、図に示すように、実施の形態２に係るマイクロ波イオン源装置には、マスフローコントローラ１１の上流側と圧力計１２の下流側を連結するバイパス配管２０が設けられている。バイパス配管２０には、バイパス配管２０のガス流量を制御する制御バルブ２１が設けられており、その制御バルブ２１は、圧力計１２が検出する絶縁性ガス配管４の内部圧力に基づき制御信号を出力するバルブ制御手段であるバルブ制御器２２により制御される。従って、バイパス配管２０と制御バルブ２１は原料ガス圧力保持手段として機能する。なお、その他の構成については、実施の形態１と同様であり、同一符号を付すことにより説明を省略する。
【００３３】
実施の形態２に係るマイクロ波イオン源装置は前記のように構成されており、次にその動作について説明する。
放電は絶縁性ガス配管４の圧力低下が原因であるため、絶縁性ガス配管４の内部圧力を圧力計１２によりモニターする。原料ガスのガス圧力が予め設定したガス圧力より小さくなった場合、それをバルブ制御器２２で検知し、原料ガスのバイパス配管２０に設けられた制御バルブ２１を開く。これにより、絶縁性ガス配管４における原料ガスの圧力を上げ、放電を回避する。なお、マスフローコントローラ１１の設定を全開にしても良いが、故障の原因がマスフローコントローラ１１にあった場合、対応できない可能性もあり、前記構成が適当である。また、本実施の形態に示すように、マスフローコントローラ１１とバルブ制御器２２の制御とを組み合わせることにより、マスフローコントローラ１１の正常動作時には、原料ガス流量のコントロールレンジを大きくすることができるが、マスフローコントローラ１１の故障時にも対応できるものであり、マスフローコントローラ１１の設置は必須ではない。
【００３４】
更に、絶縁性ガス配管４の圧力低下による放電を回避するのに、原料ガスの不純物をそれほど気にしない用途であれば、図３に示すように、絶縁性ガス配管４の途中に差圧弁３０を設け、絶縁性ガス配管４のガス圧力が、所定値以上低下した場合に、自動的に空気が流入するように差圧弁３０を制御し、絶縁性ガス配管４のガス圧力を所定値に保持するようにしてもよく、この場合、差圧弁３０は原料ガス圧力保持手段として機能する。なお、本実施の形態に示すように、マスフローコントローラ１１と差圧弁３０を制御とを組み合わせることにより、マスフローコントローラ１１の正常動作時には、原料ガス流量のコントロールレンジを大きくすることができるが、マスフローコントローラ１１の故障時にも対応できるものであり、マスフローコントローラ１１の設置は必須ではないことは前述と同様である。
【００３５】
また、絶縁性ガス配管４の圧力低下による放電を回避するのに、図４に示すように、絶縁性ガス配管４の内部圧力を圧力計１２によりモニターし、原料ガス圧力が予め設定したガス圧力より小さくなった場合、電圧遮断手段である遮断器４０を用いて、イオン源１への高電圧を停止するように構成することにより、マスフローコントローラ１１等の故障が生じて絶縁性ガス配管４への原料ガスの流通が止まった場合においても、ガス配管の内部圧力の減少に伴う放電が防止でき、機器が破損するのを防ぐことができる。
【００３６】
以上のように、実施の形態２に係るマイクロ波イオン源装置によれば、マスフローコントローラ１０等の故障により、絶縁性ガス配管４への原料ガスの供給が止まった場合においても、ガス配管の内部圧力の減少に伴う放電により、機器が破損する恐れがなくなり、信頼性の高いマイクロ波イオン源装置を提供することができる。
【００３７】
実施の形態３．
次に、この発明の実施の形態３に係るマイクロ波イオン源装置について説明する。図５
は、この発明の実施の形態３に係るマイクロ波イオン源装置のブロック構成図で、この実施の形態は、複数の細管を組み合わせて用いることにより、原料ガスの流量を制御するものである。
【００３８】
図５において、ガスボンベ２からの原料ガスが、絶縁性配管４と非絶縁性配管５からなる第１のガス配管６を流通することによりイオン源１に供給される。この第１のガス配管６には、実施の形態１あるいは実施の形態２と同様に、空気駆動バルブ７と細管９が設置されており、空気駆動バルブ７は圧縮空気で動作するリモート制御バルブ８により制御されるように構成されている。
【００３９】
また、第１のガス配管６には、第１のガス配管６と同様に絶縁性ガス配管４ａ〜４ｃと非絶縁性ガス配管５ａ〜５ｃのそれぞれからなり、細管９ａ〜９ｃと空気駆動バルブ７ａ〜７ｃが設置された第２〜第４のガス配管６ａ〜６ｃが互いに並設されている。これら第２〜第４のガス配管６ａ〜６ｃを流通することによってもイオン源１に原料ガスが供給される。また、細管９、９ａ〜９ｃはそれぞれ異なる流量を持つように構成されており、空気駆動バルブ７ａ〜７ｃは、圧縮空気で動作するリモート制御バルブ８ａ〜８ｃのそれぞれにより制御される構成となっている。なお、この実施の形態３には、マスフローコントローラ及び圧力計、並びに細管９、９ａ〜９ｃの上流に設置されるフィルターが設置されていないが、その他の構成については、実施の形態１と同様であり、同一符号を付すことにより説明を省略する。
【００４０】
実施の形態３に係るマイクロ波イオン源装置は前記のように構成されており、次にその動作について説明する。
実施の形態１では、マスフローコントローラを用いた精密なガス流量コントロールを行ったが、そこまで精密な流量調節が不要の場合には、図５に示される本実施の形態のように、それぞれ異なる流量を持つ細管９、９ａ〜９ｃを組み合わせ、各々のガス供給を空気駆動バルブ７、７ａ〜７ｃでコントロールすることができる。
【００４１】
この場合、ガスボンベ２が空にならない限り、絶縁性ガス配管４、４ａ〜４ｃ中のガス圧力は、大気圧を下回ることがないので、実施の形態１に示したような何らかのトラブルによるガス供給停止の場合でも放電は起こらず、より高い信頼性を要求される用途においても適用が可能である。
【００４２】
また、本実施の形態に示される細管９、９ａ〜９ｃの長を、それぞれガス流量が例えば１：２：４：８になるように設定することにより、空気駆動バルブ７、７ａ〜７ｃの開閉の組み合わせにより、ガス流量の調整を０〜１５の１６段階に設定することができる。勿論、実施の形態１に示したように、一つをマイクロ波イオン源点火時用に大流量に設定してもよい。さらに、供給圧力を２倍変化できるように構成すれば、連続的な流量制御も可能となる。
【００４３】
実施の形態４．
次に、この発明の実施の形態４に係るマイクロ波イオン源装置について説明する。図６は、この発明の実施の形態４に係るマイクロ波イオン源装置のブロック構成図で、この実施の形態は、絶縁性ガス配管中のガス圧力を上昇させず、低圧力のままで絶縁性ガス配管内部の放電を抑制するため、絶縁性ガス配管の一部に高磁場領域を設けた実施の形態を示すものである。
【００４４】
図６において、絶縁性ガス配管４の一部に高磁場領域６０が設けられている。この高磁場領域６０は、低真空領域の放電を抑制するため、磁束密度が数＋ガウス〜数ｋガウスの磁場、好ましくは１００ガウス以上の磁束密度の磁場を絶縁性ガス配管４のガス流路に慨
垂直方法に印加し、プラズマから流出して放電の引き金となる電子、イオンの運動を制限することで放電を抑制するものである。そして、実施の形態１あるいは実施の形態２と同様に、ガスボンベ２から高電圧領域３に設置されたイオン源１へ供給される原料ガスは、マスフローコントローラ１１により精密な流量調節が行われる。なお、本実施の形態には前記各実施の形態のように、絶縁性ガス配管４に細管は設置されていない。
【００４５】
実施の形態４によれば、流量の変化に関わらず、絶縁性ガス配管４の内部圧力は低圧に保たれるため、ガス流量の設定範囲はマスフローコントローラ１１の仕様の範囲で設定できる。また、細管が設置されておらず、絶縁性ガス配管４の管径に細い部分がないので、異物が詰まる心配もない。
【００４６】
実施の形態５．
次に、この発明の実施の形態５に係るマイクロ波イオン源装置について説明する。図７は、この発明の実施の形態５に係るマイクロ波イオン源装置のブロック構成図である。
実施の形態４のように、絶縁性ガス配管４の一部に高磁場領域６０を設けると、マイクロ波イオン源１のプラズマ生成の磁場に、高磁場領域６０の磁気が影響する可能性がある。そこで、実施の形態５においては、図７に示すように、磁場領域を小さくしてマイクロ波イオン源１との干渉を避けるため、磁場生成手段として永久磁石７０を用い、その周りに磁気シールド７１を設けている。
【００４７】
また、本実施の形態では、高磁場領域の両端に高電圧がかかるため、永久磁石７０、及び磁気シールド７１からなる導電物を絶縁性ガス配管４の周囲に設けると、絶縁性ガス配管４の耐電圧特性が低い場合、絶縁性ガス配管４を突き破って放電が発生する。これを避けるため、絶縁性ガス配管４の周囲に絶縁物７２を設け、耐電圧特性を向上させている。
【００４８】
ところで、前記各実施の形態においては、この発明をマイクロ波イオン源装置に適用した実施の形態について説明したが、この発明は、マイクロ波を使い、さらに縦磁場を掛けてマイクロ波周波数と同じ周波数の電子サイクロトロン運動を起こさせ、共鳴吸収を起こさせるＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）イオン源をも含むマイクロ波イオン源装置にも適用でき、マイクロ波によって励起するイオン源を備えた全てに適用できるものである。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
以上詳述したこの発明に係るマイクロ波イオン源装置は、マイクロ波イオン源から引き出されたイオンビームを加速する線形加速器システム及び加速器システム、その加速したイオンビームを人体に照射することにより医学的応用（治療、滅菌他）を行う医療用加速器システム、その加速したイオンビームを被処理物に照射することによって半導体の生成、材料の改質、加工、ラジオアイソトープの製造等を行う高エネルギービーム応用装置、中性子発生装置及びイオンビームプロセス装置、マイクロ波放電でプラズマを生成するマイクロ波プラズマ源、及びマイクロ波放電で生成したプラズマを被処理物に照射することによって半導体の生成、材料の改質、加工等を行うプラズマプロセス装置に適用出来る。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】この発明の実施の形態１に係るマイクロ波イオン源装置のブロック構成図である。
【図２】この発明の実施の形態２に係るマイクロ波イオン源装置のブロック構成図である。
【図３】この発明の実施の形態２に係るマイクロ波イオン源装置の他の例を示すブロック構成図である。
【図４】この発明の実施の形態２に係るマイクロ波イオン源装置の更に他の例を示すブロック構成図である。
【図５】この発明の実施の形態３に係るマイクロ波イオン源装置のブロック構成図である。
【図６】この発明の実施の形態４に係るマイクロ波イオン源装置のブロック構成図である。
【図７】この発明の実施の形態５に係るマイクロ波イオン源装置のブロック構成図である。
【図８】従来のマイクロ波イオン源装置のブロック構成図である。
【図９】従来の他のマイクロ波イオン源装置のブロック構成図である。
【符号の説明】
【００５１】
１、８０  イオン源
２、８１  ガスボンベ
３、８６  高電圧領域
４、４ａ〜４ｃ、１５、９２  絶縁性ガス配管
５、５ａ〜５ｃ、１４  非絶縁性ガス配管
６  第１のガス配管
６ａ  第２のガス配管
６ｂ  第３のガス配管
６ｃ  第４のガス配管
７、７ａ〜７ｃ、１６  空気駆動バルブ
８、１７、１７ａ〜１７ｃ  リモート制御バルブ
９、９ａ〜９ｃ、１８  細管
１０、１９  フィルター
１１、８２  マスフローコントローラ
１２  圧力計
１３  第２のガス配管
２０  バイパス配管
２１  制御バルブ
２２  バルブ制御器
３０  差圧弁
４０  遮断器
６０  高磁場領域
７０  永久磁石
７１  磁気シールド
７２  絶縁物
８３  高電圧領域側制御機器
８４  イオン源制御機器
８５  高圧デッキ
８７  絶縁トランス
８８  電力ケーブル
９０  光ケーブル
９１  バルブ
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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