(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スパッタリングターゲット材で少なくとも表面が覆われ先端が円錐または多角推様をなす導体棒である中心電極と、
スパッタリングターゲット材の皮膜を内面に形成させ前記中心電極と同心状に設置した円筒状の接地電極と、
前記中心電極と前記接地電極との間の一部を電気的に絶縁する絶縁体と、
両電極間に高周波電力を印加する電源部と、
前記中心電極と前記接地電極との間でプラズマが発生する空間に、前記中心電極の周囲に磁界を発生させる磁界発生部とを備え、
前記磁界発生部が前記中心電極の周囲に発生させる磁界は、前記中心電極を覆い、前記中心電極の先端部へ向かって磁力線が絞り込まれた分布を有することを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
前記磁界発生部は、前記接地電極と略同心状に巻かれたコイルにより構成されたことを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
【請求項３】
前記磁界発生部は、前記接地電極の長手軸方向へ少なくとも２つの前記コイルが配置されたことを特徴とする請求項２に記載の成膜装置。
【請求項４】
前記コイルは、それぞれ異なる巻き数で構成されたことを特徴とする請求項３に記載の成膜装置。
【請求項５】
前記コイルは、それぞれ異なる直径で構成されたことを特徴とする請求項３に記載の成膜装置。
【請求項６】
前記磁界発生部は、前記接地電極の周囲に略円環状に永久磁石を配置して、前記永久磁石の磁化の方向を放射状に形成して構成されたことを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
【請求項７】
前記磁界発生部は、前記接地電極の長手軸方向へ少なくとも２つの略円環状に前記永久磁石が配置されたことを特徴とする請求項６に記載の成膜装置。
【請求項８】
スパッタリングターゲット材の皮膜を内面に形成させる円筒状の接地電極を、スパッタリングターゲット材で少なくとも表面が覆われ先端が円錐または多角推様をなす導体棒である中心電極と同心状に設置し、
前記中心電極と前記接地電極との間の一部を電気的に絶縁する絶縁体を挿入した後、
前記中心電極の周囲に前記中心電極を覆い前記中心電極の先端部へ向かって磁力線が絞り込まれた分布を有する磁界を発生するとともに両電極間に高周波電力を印加し、
前記中心電極と前記接地電極との間にプラズマを発生させて前記接地電極の内面にスパッタリングターゲット材の皮膜を形成することを特徴とする成膜方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
原子炉炉心に挿入して炉心内の中性子を測定する中性子検出器のカソードに中性子変換層を形成する成膜装置および成膜方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子炉においては炉心内に設置したセンサで中性子束を測定することにより炉出力が監視される。例えば沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）では、炉心内に設置された中性子検出器である局所出力領域モニタ（Ｌｏｃａｌ  Ｐｏｗｅｒ  Ｒａｎｇｅ  Ｍｏｎｉｔｏｒ：ＬＰＲＭ）により炉出力が監視され、炉出力に異常が発生した場合には原子炉の運転を停止させる（特許文献１参照）。
【０００３】
この中性子検出器は、カソードとアノードとを絶縁体で分離して両者に電圧を印加し、その間の電離イオンを収集することで放射線を計測する検出器である。具体的には、中性子と反応して荷電粒子を放出する中性子有感物質（中性子変換物質）をカソードの内面に塗布し、この中性子有感物質から放出された荷電粒子により電極間のガスを電離し、この電離量を測定することで放射線を計測する（特許文献２参照）。
【０００４】
通常、１１０万ｋＷ出力の原子炉では、原子炉燃料軸方向に沿って４個の中性子検出器が格納されたＬＰＲＭ検出器集合体が炉心内に約４３本配置され、燃料域の局所炉出力を監視する。このような中性子検出器は、現在設置されている原子炉燃料の隙間よりもさらに狭い隙間に設置することが望まれている。このためには中性子検出器の径、すなわちカソードの径を更に細くする必要がある。
【０００５】
中性子検出器の製造には、円筒状のカソードの内面に中性子有感物質の皮膜を形成する技術が不可欠である。現在は、ウランの直接塗布や、ボロンのプラズマスパッタリング法によりパイプの内面に中性子有感物質をコーティングしている。
【０００６】
プラズマスパッタリング法による円筒状のカソード内面への中性子有感物質（中性子変換物質）の皮膜の形成は、このカソードを一方の電極（外部導体）とし、このカソードの内部に同心状に細い中性子有感物質で製造された棒を配置して他方の電極（中心導体）とし、両電極間にプラズマを生成して行われる。このプラズマから両電極に向かってイオンが流出するが、パイプの中心のほうがプラズマに含まれるイオンのエネルギーが大きいので、中心導体の粒子が放出され、この中心導体の粒子がカソードである外部導体の内面に堆積し、外部導体には均質で緻密な中性子有感物質の膜が形成される。
【０００７】
円筒状のカソードを細径とした場合には、このカソードの内面に中性子有感物質を安定に塗布することが難しくなる。例えばプラズマスパッタリング法では、外部導体と中心導体との間にプラズマを生成することが困難になる。この問題点を解決したのが、特許文献３に記載された「中性子検出器製造法」である。
【特許文献１】特開２００１−２２８２８２号公報
【特許文献２】特許第３７１９７４８号公報
【特許文献３】特願２００６−２４２９０９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
図１２は、従来の成膜装置の概略図である。
【０００９】
図１２に示すように、従来の成膜装置５０は、先端に突起状の尖端部３を有する細長い棒状あるいは鉛筆形状の放電電極２と、中性子検出器のカソードとして用いられる円筒状の接地電極４と、この放電電極２と接地電極４とを電気的に絶縁する筒状あるいはスリーブ状の絶縁体５と、放電電極２と接地電極４との間に高周波電力を供給する電源部６と、放電電極２が接地電極４内に挿入された際に、放電電極２と絶縁体５とを接地電極４の長手軸方向に移動させる電極移動部７とから構成される。放電電極２の周囲は絶縁体５で覆われ、放電電極２の尖端部３のみは絶縁体５から露出するように構成される。
【００１０】
放電電極２は、中性子と反応し荷電粒子を発生するボロンやリチウム、核分裂を起すウランなどの中性子有感物質（中性子変換物質）で表面の全部または一部をコーティングされたもの、または、全体がこれらの中性子有感物質である。絶縁体５は、アルミナ、シリカなどの絶縁材が使用される。
【００１１】
このように構成された従来の成膜装置５０において、放電電極２の尖端部３と接地電極４との間の距離が雰囲気ガスのプラズマ生成条件を満たす場合に、プラズマ（ハッチング領域Ｐ）が生成される。このプラズマ（ハッチング領域Ｐ）により、放電電極２の材料または表面に塗布されている中性子有感物質の粒子が放出され、接地電極４の内面に中性子変換層が形成される。電極移動部７により放電電極２と絶縁体５とが接地電極４の長手軸方向に移動され、接地電極４の内面全体に中性子変換層が形成される。
【００１２】
ここで、雰囲気ガスにプラズマを発生させるため両電極間に安定な放電が得られる条件は、一般的にパッシェンの法則に従う。この法則によれば放電開始の最小電圧Ｖが、雰囲気ガスの圧力Ｐと両電極間の距離ｄとの積（Ｐ・ｄ）の関数になる。この積（Ｐ・ｄ）が小さいと電離が十分に進まないので、放電電圧は高くなる。積（Ｐ・ｄ）が大きいと衝突が多すぎて電子が十分なエネルギーまで加速されないので電離が不十分となり、放電電圧は高くなる。すなわち、安定な放電を得る最適な条件は、パッシェンの法則に従い、積（Ｐ・ｄ）に対して最も放電電圧が小さくなるように、圧力Ｐと距離ｄとを選択する必要がある。
【００１３】
接地電極４の内面に形成される中性子変換層の品質（膜質）は、中性子変換層形成時の真空度に影響される。中性子変換層の形成時に雰囲気ガスは不純物となり、真空度が低い場合には中性子変換層は不純物を多く含むこととなり膜質に悪影響となる。中性子変換層の品質（膜質）を向上するためには、真空度を上げて、１３．３Ｐａ（０．１Ｔｏｒｒ）以下の圧力とすることが望ましい。
【００１４】
しかし、真空度を高くすると、電子が雰囲気ガスの原子や分子に衝突する頻度が下がる。また、両電極間の距離である中性子検出器の径、すなわちカソードの径を細くすると、電子が雰囲気ガスの原子や分子に衝突する頻度はさらに下がる。そうすると、放電電極２と接地電極４との間にプラズマを発生させて維持することができず、中性子変換層の形成が困難になる。
【００１５】
本発明はかかる課題を解決するためになされたもので、高真空度下においても安定なプラズマを発生させて、品質（膜質）の高い皮膜を得ることのできる成膜装置および成膜方法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】
【００１６】
前記の課題を解決するため本発明では、スパッタリングターゲット材で少なくとも表面が覆われ先端が円錐または多角推様をなす導体棒である中心電極と、スパッタリングターゲット材の皮膜を内面に形成させ前記中心電極と同心状に設置した円筒状の接地電極と、前記中心電極と前記接地電極との間の一部を電気的に絶縁する絶縁体と、両電極間に高周波電力を印加する電源部と、前記中心電極と前記接地電極との間でプラズマが発生する空間に、前記中心電極の周囲に磁界を発生させる磁界発生部とを備え、前記磁界発生部が前記中心電極の周囲に発生させる磁界は、前記中心電極を覆い、前記中心電極の先端部へ向かって磁力線が絞り込まれた分布を有することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明では、スパッタリングターゲット材の皮膜を内面に形成させる円筒状の接地電極を、スパッタリングターゲット材で少なくとも表面が覆われ先端が円錐または多角推様をなす導体棒である中心電極と同心状に設置し、前記中心電極と前記接地電極との間の一部を電気的に絶縁する絶縁体を挿入した後、前記中心電極の周囲に前記中心電極を覆い前記中心電極の先端部へ向かって磁力線が絞り込まれた分布を有する磁界を発生するとともに両電極間に高周波電力を印加し、前記中心電極と前記接地電極との間にプラズマを発生させて前記接地電極の内面にスパッタリングターゲット材の皮膜を形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、高真空度下においても安定なプラズマを発生させて、品質（膜質）の高い皮膜を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明に係る成膜装置について添付図面を参照して説明する。
【００２０】
［第１の実施形態］
本発明に係る成膜装置の第１実施形態について、図１から図７を参照して説明する。
【００２１】
図１は、本発明に係る成膜装置により製造する中性子検出器の構成の一例を示す縦断面図である。
【００２２】
中性子検出器３０は、核分裂電離箱から成り、一般的に局所出力領域モニタ（ＬＰＲＭ）と呼ばれる中性子検出器である。
【００２３】
図１に示すように、中性子検出器３０は、円筒状の本体ケース３１を有し、本体ケース３１内の中心部に棒状のアノード３２が軸方向に配置され、このアノード３２を囲うように円筒状のカソード３３が配置される。アノード３２は、周方向位置決め絶縁体３４により両端がカソード３３に固定され、カソード３３内での周方向位置がずれないように固定される。この周方向位置決め絶縁体３４は、アノード３２およびカソード３３のスペーサを兼ねる。
【００２４】
本体ケース３１の一端は金属製の端栓３５で塞がれ、端栓３５とアノード３２およびカソード３３との間に軸方向位置決め絶縁体３６が収納されることにより、本体ケース３１内においてアノード３２の軸方向位置がずれないように固定される。
【００２５】
本体ケース３１の内部には、アルゴン等の充填ガス３７が封入され、粒子の飛程を短くするために数気圧程度の高圧に保たれる。
【００２６】
また、本体ケース３１の他端には信号ケーブル要素３８が差し込まれ、アノード３２およびカソード３３に電気的に接続される。本体ケース３１と信号ケーブル要素３８との間は、本体ケース３１内の充填ガス３７が本体ケース３１の外部へ漏れないように溶接部３９が設けられる。
【００２７】
円筒状のカソード３３の内周壁４０には、中性子に反応して核反応を起こし荷電粒子を放出する中性子有感物質（中性子変換物質）からなる中性子変換層４１が皮膜として設けられる。
【００２８】
中性子変換層４１は、中性子と反応して荷電粒子を発生させるボロンやリチウム、核分裂を起こすウラン等の中性子有感物質からなる皮膜である。
【００２９】
原子力発電プラントの原子炉格納容器に収容された原子炉圧力容器内に設けられた炉心で発生した中性子が中性子検出器３０の中性子変換層４１に入射すると、中性子は荷電粒子に変換される。中性子検出器３０は、その荷電粒子をアノード３２およびカソード３３で検出することにより中性子を計測する。
【００３０】
図２は、本発明の第１実施形態に係る成膜装置の構成を示す概略図である。
【００３１】
本実施形態の成膜装置１は、中性子検出器３０を構成するカソード３３の内周壁４０に中性子変換層４１を形成する装置である。
【００３２】
成膜装置１は、先端に尖端部（先端部）３を有する細長い棒状あるいは鉛筆形状の放電電極（中心電極）２と、中性子検出器３０のカソード３３として用いられる円筒状の接地電極４と、放電電極２と接地電極４とを電気的に絶縁する筒状あるいはスリーブ状の絶縁体５と、放電電極２と接地電極４との間に電力を供給する電源部６と、放電電極２が接地電極４内に挿入された際に、放電電極２と絶縁体５とを接地電極４の長手軸方向に移動させる電極移動部７と、電源部６が供給した電力により放電電極２と接地電極４との間に発生した電界へ磁界を加える磁界発生部８と、少なくとも接地電極４内を真空にする真空手段９とから構成される。放電電極２の尖端部３を除いた部分の周囲は絶縁体５で覆われ、放電電極２の尖端部３を除いた部分と接地電極４との間は電気的に絶縁される。絶縁体５から露出した放電電極２の尖端部３と接地電極４の内面との間は放電可能に構成される。
【００３３】
プラズマスパッタリング法による中性子検出器３０のカソード３３として用いられる接地電極４内面への中性子有感物質の皮膜の形成は、接地電極４を一方の電極（外部導体）とし、放電電極２を他方の電極（中心導体）として両電極間にプラズマ（ハッチング領域Ｐ）を生成して行われる。
【００３４】
放電電極２は、円筒状の導体棒や先端が円錐または多角推様をなす導体棒であって、円筒状の接地電極４の内径に挿入可能な外径を有する。また、放電電極２は、中性子と反応し荷電粒子を発生するボロンやリチウム、核分裂を起すウランなどの中性子有感物質で表面の全部または一部をコーティングされたもの、または、全体がこれらの中性子有感物質で製造されたものである。
【００３５】
接地電極４は、中性子検出器３０を構成する円筒状のカソード３３として使用される。
【００３６】
絶縁体５は、アルミナ、シリカなどの絶縁材が使用される。
【００３７】
電源部６が放電電極２と接地電極４との間に供給する電力は、１３．５６ＭＨｚの高周波電力、１３．５６ＭＨｚの整数倍となる他の周波数の高周波電力などの電源を使用できる。放電電極２と接地電極４との間に電源部６により高周波電力を印加すると、放電電極２の尖端部３と接地電極４との間に電気力線ｅ（図示省略）により表される電界Ｅが形成される。
【００３８】
磁界発生部８は、放電電極２の尖端部３の周囲を覆う磁束線ｂにより表される磁界Ｂを形成する。この磁界Ｂは放電電極２の尖端部３の先端へ向かって磁力線が絞り込まれた分布を有する。
【００３９】
真空手段９は、接地電極４内を真空状態にすると伴に、接地電極４内をアルゴン、窒素、ヘリウム、ネオンまたはこれらを含んだ混合ガスなどの雰囲気ガスに置換する。
【００４０】
図３は、本発明の第１実施形態に係る成膜装置の放電電極の構成を示す概略図である。
【００４１】
図３に示すように、放電電極２の本体を中性子有感物質とするのではなく、中性子有感物質部１１を放電電極２の先端に配置して構成することで、放電電極２と中性子有感物質とを分離することもできる。
【００４２】
図４から図６は、本発明の第１実施形態に係る成膜装置の磁界発生部の構成を示す概略図である。
【００４３】
図４に示すように、磁界発生部８Ａは、接地電極４と略同心状に巻かれ、放電電極２の尖端部３を覆う磁界Ｂを形成させるコイル１３と、このコイル１３に電力を供給するコイル用電源部１４と、電源部６が供給した電力により放電電極２と接地電極４との間に発生した電界へコイル１３が発生した磁界を移動させる磁界移動部（図示省略）とから構成される。
【００４４】
コイル１３により形成された磁界Ｂの磁束線ｂは、概ね、電源部６により形成された電界Ｅの電気力線ｅ（図示省略）と略直交する。なお、コイル１３により形成された磁界Ｂは、磁束線ｂの向きが反転していてもよい。
【００４５】
また、図５に示すように、磁界発生部８Ｂは、接地電極４の周囲に配置され、放電電極２の尖端部３を覆う磁界Ｂを形成させる複数の永久磁石（永久磁石列）１５と、電源部６が供給した電力により放電電極２と接地電極４との間に発生した電界Ｅへ複数の永久磁石１５が形成した磁界Ｂを移動させる磁界移動部（図示省略）とから構成される。複数の永久磁石１５は接地電極４の周囲において接地電極４の長手方向中心軸を中心とする円環状に配置され、この円環の周方向において略等間隔に配置されて、それぞれの永久磁石１５の磁化の方向が放射状になるよう構成される。
【００４６】
複数の永久磁石１５により形成された磁界Ｂの磁束線ｂは、放電電極２の尖端部３で密になり、絶縁体５の周囲では疎になり、概ね、電源部６により形成された電界Ｅの電気力線ｅ（図示省略）と略直交する。矢印Ｘ、Ｙは、永久磁石１５の磁化の方向を表す。なお、複数の永久磁石１５により形成された磁界Ｂは、磁束線ｂの向きが反転していてもよい。
【００４７】
さらに、図６に示すように、磁界発生部８Ｃは、接地電極４の周囲に配置され、放電電極２の尖端部３を覆う磁界Ｂを形成させる円筒状の永久磁石１５Ａと、電源部６が供給した電力により放電電極２と接地電極４との間に発生した電界Ｅへ複数の永久磁石１５Ａが形成した磁界Ｂを移動させる磁界移動部（図示省略）とから構成される。円筒状の永久磁石１５Ａの内径は、接地電極４の外径よりも大きく構成され、永久磁石１５Ａの内径には接地電極４が挿入できるよう構成される。
【００４８】
円筒状の永久磁石１５Ａにより形成された磁界Ｂの磁束線ｂは、放電電極２の尖端部３で密になり、絶縁体５の周囲では疎になり、概ね、電源部６により形成された電界Ｅの電気力線ｅ（図示省略）と略直交する。矢印Ｘ、Ｙは、永久磁石１５Ａの磁化の方向を表す。なお、永久磁石１５Ａにより形成された磁界Ｂは、磁束線ｂの向きが反転していてもよい。
【００４９】
図７は、本発明の第１実施形態に係る成膜装置によるプラズマ発生に関わる高周波電力と磁界の働きを説明する図である。
【００５０】
図７に示すように、放電電極２と接地電極４との間に電源部６により高周波電力を印加すると、放電電極２の尖端部３と接地電極４との間に電気力線ｅにより表される電界Ｅが発生する。電源部６により印加される電力は交流であり、大きさと向きが変化するが、電界Ｅの空間分布は、概略、放電電極２の尖端部３から接地電極４へ放射状に形成される。なお、電気力線ｅの向きはある瞬間の方向を表す。
【００５１】
放電電極２と接地電極４との間の空間に存在する電子は、高周波電力による電界Ｅを受けて電気力線ｅに沿って振動し、雰囲気ガスの原子や分子と運動量移行、電離、励起を伴う衝突を繰り返して、プラズマ（ハッチング領域Ｐ）を発生し維持する。
【００５２】
しかし、放電電極２と接地電極４との間が高い真空状態であり、十分な距離がなく、電源部６による印加電力が小さい場合は、雰囲気ガスはプラズマ状態を発生、維持できない。
【００５３】
これを解決するには、電子と雰囲気ガスの原子や分子との間の衝突頻度を上げて、高周波電力による電界Ｅのエネルギーを効率的に雰囲気ガスの存在する空間に注ぎ込むようにすればよい。
【００５４】
そこで、磁界発生部８、８Ａ、８Ｂ、８Ｃを具備した成膜装置１では、磁界Ｂが形成される。この磁界Ｂは、高周波電力による電界Ｅの電気力線ｅに略垂直となる方向へ磁束線ｂが通るように形成されることが望ましい。
【００５５】
このように形成された電界Ｅと磁界Ｂとの中では、電子は電界Ｅから力を受けて、電気力線ｅに沿って振動し、かつ、この振動の運動方向と垂直方向の成分を有する磁界Ｂがあると、電子は磁力線に巻きつくような旋回運動をする。そうすると電子と雰囲気ガスの原子や分子との衝突の機会が増加し、電子を介して高周波電力の電界Ｅのエネルギーが効率的に雰囲気ガスの存在する空間に注ぎ込まれる。したがって、放電電極２と接地電極４との間が高い真空状態であり、十分な距離がなく、電源部６による印加電力が小さい場合であっても、雰囲気ガスにプラズマ（ハッチング領域Ｐ）を安定に発生、維持できる。なお、放電電極２と接地電極４との間の真空状態が低い場合であっても雰囲気ガスにプラズマ（ハッチング領域Ｐ）を安定に発生、維持することができる。
【００５６】
なお、磁界Ｂが高周波電力による電界Ｅの電気力線ｅに略垂直となる方向へ磁束線ｂが通るように形成されない場合であっても、電界Ｅの電気力線ｅに直交する方向の磁界Ｂの磁束線ｂの成分があればよく、電気力線ｅと磁束線ｂとが交差する電界Ｅと磁界Ｂとが形成されることでもよい。すなわち、磁界発生部８、８Ａ、８Ｂ、８Ｃにより形成される磁界Ｂは、放電電極２の先端を覆うような分布でなく、接地電極４と放電電極２との長手方向軸に向かって略平行な磁界Ｂであってもよい。電子の旋回運動には、電界Ｅの電気力線ｅに垂直方向の磁界Ｂの磁束線ｂの成分があればよく、接地電極４と放電電極２との長手方向軸に略平行な磁界Ｂによっても、電界Ｅの電気力線ｅに直交する方向の磁界Ｂの磁束線ｂの成分が存在するからである。
【００５７】
プラズマ（ハッチング領域Ｐ）が発生、維持されれば、プラズマ（ハッチング領域Ｐ）から放出されるイオンにより放電電極２の材料または表面に塗布されている中性子有感物質の粒子が放出され、接地電極４の内面に中性子変換層が形成される。絶縁体５に覆われていない放電電極２の尖端部３でプラズマ（ハッチング領域Ｐ）は発生するので、この放電電極２を接地電極４内で電極移動部７により長手軸方向へ走査させることで、接地電極４すなわち中性子検出器３０を構成するカソード３３の内周壁４０の任意の位置に中性子変換層４１を形成できる。なお、接地電極４の内面に形成する皮膜は、中性子有感物質に限るものではなく、電子部品用スパッタリングターゲット、電極膜形成用ターゲット、バリア膜形成用ターゲット、薄膜抵抗用ターゲットなどのスパッタリングターゲット材を放電電極２に用いることで接地電極４の内面に所要の皮膜を形成することができる。
【００５８】
本実施形態の成膜装置１によれば、例えば１３．３Ｐａ（０．１Ｔｏｒｒ）以下の高い真空度の下で、放電電極２と中性子検出器３０を構成するカソード３３である接地電極４との間の距離が確保できないなどのプラズマが発生しにくい条件であっても、効率的にプラズマを発生、維持させて品質（膜質）の高い中性子変換層４１を形成できる。すなわち、従来よりも細径の接地電極４の内面に中性子変換層４１を形成することが可能となり、より小型の中性子検出器を提供できる。
【００５９】
また、一般に、より高い周波数の高周波電源のコストに比べて磁界を発生する装置のほうがコストは低く、成膜装置１をより安価に提供できる。
【００６０】
［第２の実施形態］
本発明に係る成膜装置の第２実施形態について、図８を参照して説明する。
【００６１】
図８は、本発明の第２実施形態に係る成膜装置の構成を示す概略図である。
【００６２】
この成膜装置１Ａにおいて第１実施形態の成膜装置１と同じ構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００６３】
図８に示すように、成膜装置１Ａの磁界発生部８Ｄは、接地電極４と略同心状に巻かれた第１のコイル１７と、接地電極４と略同心状に巻かれ、第１のコイル１７と巻き数が同程度である第２のコイル１８と、第１のコイル１７に電力を供給する第１コイル用電源部１９と、第２のコイル１８に電力を供給する第２コイル用電源部２０と、電源部６が供給した電力により放電電極２と接地電極４との間に発生した電界Ｅへ第１のコイル１７と第２のコイル１８とが発生した磁界を移動させる磁界移動部（図示省略）とから構成される。第１のコイル１７は放電電極２の絶縁体５で覆われた部分の近傍へ磁界を加えるよう配置され、第２のコイル１８は放電電極２の尖端部３の近傍へ磁界を加えるよう配置されて構成される。
【００６４】
第１のコイル１７と第２のコイル１８とは、それぞれに磁界を形成し、このそれぞれの磁界が組み合わされた磁界全体として放電電極２の尖端部３を覆う磁界Ｂを形成する。第１のコイル１７と第２のコイル１８とは、それぞれ異なる電源部に接続されているので、放電電極２の尖端部３を覆う磁界Ｂの磁界分布を制御することができる。
【００６５】
本実施形態の磁界発生部８Ｄではコイルを２個用いているが、３個以上のコイルを配置して磁界発生部８Ｄを構成しても良い。それぞれのコイルが形成する磁界を別々に制御することで、全体の磁界Ｂの磁界分布を任意に制御できる。
【００６６】
なお、１個のコイル用電源部から各コイルに別々の電流を流しても良い。
【００６７】
第２のコイル１８には第１のコイル１７よりも大きな電流を流す。そうすると、第２のコイル１８の作る磁界の方が第１のコイル１７の作る磁界よりも強く、第１のコイル１７と第２のコイル１８とが作る磁界Ｂの磁束線ｂは放電電極２の尖端部３を覆い、概ね、電源部６により形成された電界Ｅの電気力線ｅと略直交する。なお、第１のコイル１７と第２のコイル１８とにより形成された磁界Ｂは、磁束線ｂの向きが反転していてもよい。
【００６８】
本実施形態の磁界発生部８Ｄでは第１のコイル１７と第２のコイル１８とが形成する磁界を別々に制御することで、全体の磁界Ｂの磁界分布を任意に制御できるので、電源部６が供給した電力により放電電極２と接地電極４との間に発生した電界Ｅの電気力線ｅに略垂直となる方向へ磁束線ｂが通るように磁界Ｂを形成できる。
【００６９】
このように形成された電界Ｅと磁界Ｂとの中では、電子は電界Ｅから力を受けて、電気力線ｅに沿って振動し、かつ、この振動の運動方向と垂直方向の成分を有する磁界Ｂがあると、電子は磁力線に巻きつくような旋回運動をする。そうすると電子と原子や分子との衝突の機会が増加し、電子を介して高周波電力の電界Ｅのエネルギーが効率的に雰囲気ガスの存在する空間に注ぎ込まれる。したがって、放電電極２と接地電極４との間が高い真空状態であり、十分な距離がなく、電源部６による印加電力が小さい場合であっても、雰囲気ガスにプラズマ（ハッチング領域Ｐ）を発生、維持できる。
【００７０】
本実施形態の成膜装置１Ａによれば、例えば１３．３Ｐａ（０．１Ｔｏｒｒ）以下の高い真空度の下で、放電電極２と中性子検出器３０を構成するカソード３３である接地電極４との間の距離が確保できないなどのプラズマが発生しにくい条件であっても、効率的にプラズマを発生、維持させて品質（膜質）の高い中性子変換層４１を形成できる。すなわち、従来よりも細径の接地電極４の内面に中性子変換層４１を形成することが可能となり、より小型の中性子検出器を提供できる。
【００７１】
また、一般に、より高い周波数の高周波電源のコストに比べて磁界を発生する装置のほうがコストは低く、成膜装置１Ａをより安価に提供できる。
【００７２】
［第３の実施形態］
本発明に係る成膜装置の第３実施形態について、図９を参照して説明する。
【００７３】
図９は、本発明の第３実施形態に係る成膜装置の構成を示す概略図である。
【００７４】
この成膜装置１Ｂにおいて第１実施形態の成膜装置１と同じ構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００７５】
図９に示すように、成膜装置１Ｂの磁界発生部８Ｅは、接地電極４と略同心状に巻かれた第１のコイル１７Ａと、接地電極４と略同心状に巻かれ、第１のコイル１７Ａよりも巻き数が大きい第２のコイル１８Ａと、第１のコイル１７Ａに電力を供給する第１コイル用電源部１９Ａと、第２のコイル１８Ａに電力を供給する第２コイル用電源部２０Ａと、電源部６が供給した電力により放電電極２と接地電極４との間に発生した電界Ｅへ第１のコイル１７Ａと第２のコイル１８Ａとが発生した磁界を移動させる磁界移動部（図示省略）とから構成される。第１のコイル１７Ａは放電電極２の絶縁体５で覆われた部分の近傍へ磁界を加えるよう配置され、第２のコイル１８Ａは放電電極２の尖端部３の近傍へ磁界を加えるよう配置されて構成される。
【００７６】
第１のコイル１７Ａと第２のコイル１８Ａとは、それぞれに磁界を形成し、このそれぞれの磁界が組み合わされた磁界全体として放電電極２の尖端部３を覆う磁界Ｂを形成する。第１のコイル１７Ａと第２のコイル１８Ａとは、それぞれ異なる巻き数で構成されているので、放電電極２の尖端部３を覆う磁界Ｂの磁界分布を制御することができる。
【００７７】
本実施形態の磁界発生部８Ｅではコイルを２個用いているが、３個以上のコイルを配置して磁界発生部８Ｅを構成しても良い。それぞれのコイルが形成する磁界を別々に制御することで、全体の磁界Ｂの磁界分布を任意に制御できる。
【００７８】
なお、１個のコイル用電源部から各コイルに別々の電流を流しても良い。
【００７９】
第１のコイル１７Ａと第２のコイル１８Ａとには同じ大きさの電流を流す。そうすると、第２のコイル１８Ａの作る磁界の方が第１のコイル１７Ａの作る磁界よりも強く、第１のコイル１７Ａと第２のコイル１８Ａとが作る磁界Ｂの磁束線ｂは放電電極２の尖端部３を覆い、概ね、電源部６により形成された電界Ｅの電気力線ｅと略直交する。なお、第１のコイル１７Ａと第２のコイル１８Ａとにより形成された磁界Ｂは、磁束線ｂの向きが反転していてもよい。
【００８０】
本実施形態の磁界発生部８Ｅでは第１のコイル１７Ａと第２のコイル１８Ａとが形成する磁界を別々に制御することで、全体の磁界Ｂの磁界分布を任意に制御できるので、電源部６が供給した電力により放電電極２と接地電極４との間に発生した電界Ｅの電気力線ｅに略垂直となる方向へ磁束線ｂが通るように磁界Ｂを形成できる。
【００８１】
このように形成された電界Ｅと磁界Ｂとの中では、電子は電界Ｅから力を受けて、電気力線ｅに沿って振動し、かつ、この振動の運動方向と垂直方向の成分を有する磁界Ｂがあると、電子は磁力線に巻きつくような旋回運動をする。そうすると電子と原子や分子との衝突の機会が増加し、電子を介して高周波電力の電界Ｅのエネルギーが効率的に雰囲気ガスの存在する空間に注ぎ込まれる。したがって、放電電極２と接地電極４との間が高い真空状態であり、十分な距離がなく、電源部６による印加電力が小さい場合であっても、雰囲気ガスにプラズマ（ハッチング領域Ｐ）を発生、維持できる。
【００８２】
本実施形態の成膜装置１Ｂによれば、例えば１３．３Ｐａ（０．１Ｔｏｒｒ）以下の高い真空度の下で、放電電極２と中性子検出器３０を構成するカソード３３である接地電極４との間の距離が確保できないなどのプラズマが発生しにくい条件であっても、効率的にプラズマを発生、維持させて品質（膜質）の高い中性子変換層４１を形成できる。すなわち、従来よりも細径の接地電極４の内面に中性子変換層４１を形成することが可能となり、より小型の中性子検出器を提供できる。
【００８３】
また、一般に、より高い周波数の高周波電源のコストに比べて磁界を発生する装置のほうがコストは低く、成膜装置１Ｂをより安価に提供できる。
【００８４】
［第４の実施形態］
本発明に係る成膜装置の第４実施形態について、図１０を参照して説明する。
【００８５】
図１０は、本発明の第４実施形態に係る成膜装置の構成を示す概略図である。
【００８６】
この成膜装置１Ｃにおいて第１実施形態の成膜装置１と同じ構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００８７】
図１０に示すように、成膜装置１Ｃの磁界発生部８Ｆは、接地電極４と略同心状に巻かれた第１のコイル１７Ｂと、接地電極４と略同心状に巻かれ、第１のコイル１７Ｂよりも内径、外径が小さい第２のコイル１８Ｂと、第１のコイル１７Ｂに電力を供給する第１コイル用電源部１９Ｂと、第２のコイル１８Ｂに電力を供給する第２コイル用電源部２０Ｂと、電源部６が供給した電力により放電電極２と接地電極４との間に発生した電界Ｅへ第１のコイル１７Ｂと第２のコイル１８Ｂとが発生した磁界を移動させる磁界移動部（図示省略）とから構成される。第１のコイル１７Ｂは放電電極２の絶縁体５で覆われた部分の近傍へ磁界を加えるよう配置され、第２のコイル１８Ｂは放電電極２の尖端部３の近傍へ磁界を加えるよう配置されて構成される。
【００８８】
第１のコイル１７Ｂと第２のコイル１８Ｂとは、それぞれに磁界を形成し、このそれぞれの磁界が組み合わされた磁界全体として放電電極２の尖端部３を覆う磁界Ｂを形成する。第１のコイル１７Ｂと第２のコイル１８Ｂとは、それぞれ異なる径（直径）で構成されているので、放電電極２の尖端部３を覆う磁界Ｂの磁界分布を制御することができる。
【００８９】
本実施形態の磁界発生部８Ｆではコイルを２個用いているが、３個以上のコイルを配置して磁界発生部８Ｆを構成しても良い。それぞれのコイルが形成する磁界を別々に制御することで、全体の磁界Ｂの磁界分布を任意に制御できる。
【００９０】
なお、１個のコイル用電源部から各コイルに別々の電流を流しても良い。
【００９１】
第１のコイル１７Ｂと第２のコイル１８Ｂとには同じ大きさの電流を流す。そうすると、第２のコイル１８Ｂの作る磁界の方が第１のコイル１７Ｂの作る磁界よりも強く、第１のコイル１７Ｂと第２のコイル１８Ｂとが作る磁界Ｂの磁束線ｂは放電電極２の尖端部３を覆い、概ね、電源部６により形成された電界Ｅの電気力線ｅと略直交する。なお、第１のコイル１７Ｂと第２のコイル１８Ｂとにより形成された磁界Ｂは、磁束線ｂの向きが反転していてもよい。
【００９２】
本実施形態の磁界発生部８Ｆでは第１のコイル１７Ｂと第２のコイル１８Ｂとが形成する磁界を別々に制御することで、全体の磁界Ｂの磁界分布を任意に制御できるので、電源部６が供給した電力により放電電極２と接地電極４との間に発生した電界Ｅの電気力線ｅに略垂直となる方向へ磁束線ｂが通るように磁界Ｂを形成できる。
【００９３】
このように形成された電界Ｅと磁界Ｂとの中では、電子は電界Ｅから力を受けて、電気力線ｅに沿って振動し、かつ、この振動の運動方向と垂直方向の成分を有する磁界Ｂがあると、電子は磁力線に巻きつくような旋回運動をする。そうすると電子と原子や分子との衝突の機会が増加し、電子を介して高周波電力の電界Ｅのエネルギーが効率的に雰囲気ガスの存在する空間に注ぎ込まれる。したがって、放電電極２と接地電極４との間が高い真空状態であり、十分な距離がなく、電源部６による印加電力が小さい場合であっても、雰囲気ガスにプラズマ（ハッチング領域Ｐ）を発生、維持できる。
【００９４】
本実施形態の成膜装置１Ｃによれば、例えば１３．３Ｐａ（０．１Ｔｏｒｒ）以下の高い真空度の下で、放電電極２と中性子検出器３０を構成するカソード３３である接地電極４との間の距離が確保できないなどのプラズマが発生しにくい条件であっても、効率的にプラズマを発生、維持させて品質（膜質）の高い中性子変換層４１を形成できる。すなわち、従来よりも細径の接地電極４の内面に中性子変換層４１を形成することが可能となり、より小型の中性子検出器を提供できる。
【００９５】
また、一般に、より高い周波数の高周波電源のコストに比べて磁界を発生する装置のほうがコストは低く、成膜装置１Ｃをより安価に提供できる。
【００９６】
［第５の実施形態］
本発明に係る成膜装置の第５実施形態について、図１１を参照して説明する。
【００９７】
図１１は、本発明の第５実施形態に係る成膜装置の構成を示す概略図である。
【００９８】
この成膜装置１Ｄにおいて第１実施形態の成膜装置１と同じ構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００９９】
図１１に示すように、成膜装置１Ｄの磁界発生部８Ｇは、接地電極４の周囲に配置された複数の第１の永久磁石２２（第１の永久磁石列）と、接地電極４の周囲に配置された複数の第２の永久磁石２３（第２の永久磁石列）と、電源部６が供給した電力により放電電極２と接地電極４との間に発生した電界Ｅへ第１の永久磁石２２と第２の永久磁石２３とが発生した磁界を移動させる磁界移動部（図示省略）とから構成される。複数の第１の永久磁石２２は放電電極２の絶縁体５で覆われた部分の近傍へ磁界を加えるよう配置され、複数の第２の永久磁石２３は放電電極２の尖端部３の近傍へ磁界を加えるよう配置されて構成される。
【０１００】
第１の永久磁石２２と第２の永久磁石２３とは、それぞれに磁界を形成し、このそれぞれの磁界が組み合わされた磁界全体として放電電極２の尖端部３を覆う磁界Ｂを形成する。第１の永久磁石２２と第２の永久磁石２３とは、それぞれ異なる磁界を形成しているので、放電電極２の尖端部３を覆う磁界Ｂの磁界分布を制御することができる。
【０１０１】
複数の第１の永久磁石２２と複数の第２の永久磁石２３とにより形成された磁界Ｂの磁束線ｂは、放電電極２の尖端部３で密になり、絶縁体５の周囲では疎になり、概ね、電源部６により形成された電界Ｅの電気力線ｅと略直交する。矢印Ｘ、Ｙは、複数の第１の永久磁石２２と複数の第２の永久磁石２３との磁化の方向を表す。
【０１０２】
なお、複数の第１の永久磁石２２と複数の第２の永久磁石２３とにより形成された磁界Ｂは、磁束線ｂの向きが反転していてもよい。
【０１０３】
複数の第１の永久磁石２２は接地電極４の周囲において接地電極４の長手方向中心軸を中心とする円環状に配置され、この円環の周方向において略等間隔に配置される。また、第１の永久磁石２２は、接地電極４を挿入可能な内径を持つ円筒状の永久磁石を用いても良い。複数の第２の永久磁石２３についても同様である。
【０１０４】
本実施形態の磁界発生部８Ｇでは永久磁石列を２個用いているが、３個以上の永久磁石列または円筒状の永久磁石を配置して磁界発生部８Ｇを構成しても良い。それぞれの永久磁石列または円筒状の永久磁石が形成する磁界を別々に制御することで、全体の磁界Ｂの磁界分布を任意に制御できる。
【０１０５】
本実施形態の磁界発生部８Ｇでは第１の永久磁石２２と第２の永久磁石２３とが形成するそれぞれの磁界を組み合わせることで、全体の磁界Ｂの磁界分布を任意に制御できるので、電源部６が供給した電力により放電電極２と接地電極４との間に発生した電界Ｅの電気力線ｅに略垂直となる方向へ磁束線ｂが通るように磁界Ｂを形成できる。
【０１０６】
このように形成された電界Ｅと磁界Ｂとの中では、電子は電界Ｅから力を受けて、電気力線ｅに沿って振動し、かつ、この振動の運動方向と垂直方向の成分を有する磁界Ｂがあると、電子は磁力線に巻きつくような旋回運動をする。そうすると電子と原子や分子との衝突の機会が増加し、電子を介して高周波電力の電界Ｅのエネルギーが効率的に雰囲気ガスの存在する空間に注ぎ込まれる。したがって、放電電極２と接地電極４との間が高い真空状態であり、十分な距離がなく、電源部６による印加電力が小さい場合であっても、雰囲気ガスにプラズマ（ハッチング領域Ｐ）を発生、維持できる。
【０１０７】
本実施形態の成膜装置１Ｄによれば、例えば１３．３Ｐａ（０．１Ｔｏｒｒ）以下の高い真空度の下で、放電電極２と中性子検出器３０を構成するカソード３３である接地電極４との間の距離が確保できないなどのプラズマが発生しにくい条件であっても、効率的にプラズマを発生、維持させて品質（膜質）の高い中性子変換層４１を形成できる。すなわち、従来よりも細径の接地電極４の内面に中性子変換層４１を形成することが可能となり、より小型の中性子検出器を提供できる。
【０１０８】
また、一般に、より高い周波数の高周波電源のコストに比べて磁界を発生する装置のほうがコストは低く、成膜装置１Ｄをより安価に提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０１０９】
【図１】本発明に係る成膜装置により製造する中性子検出器の構成の一例を示す縦断面図。
【図２】本発明の第１実施形態に係る成膜装置の構成を示す概略図。
【図３】本発明の第１実施形態に係る成膜装置の放電電極の構成を示す概略図。
【図４】本発明の第１実施形態に係る成膜装置の磁界発生部の構成の一例を示す概略図。
【図５】本発明の第１実施形態に係る成膜装置の磁界発生部の構成の一例を示す概略図。
【図６】本発明の第１実施形態に係る成膜装置の磁界発生部の構成の一例を示す概略図。
【図７】本発明の第１実施形態に係る成膜装置によるプラズマ発生に関わる高周波電力と磁界の働きを説明する図。
【図８】本発明の第２実施形態に係る成膜装置の構成を示す概略図。
【図９】本発明の第３実施形態に係る成膜装置の構成を示す概略図。
【図１０】本発明の第４実施形態に係る成膜装置の構成を示す概略図。
【図１１】本発明の第５実施形態に係る成膜装置の構成を示す概略図。
【図１２】従来の成膜装置の概略図。
【符号の説明】
【０１１０】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、１Ｆ、１Ｇ  成膜装置
２  放電電極
３  尖端部
４  接地電極
５  絶縁体
６  電源部
７  電極移動部
８、８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄ、８Ｅ、８Ｆ、８Ｇ  磁界発生部
９  真空手段
１１  中性子有感物質部
１３  コイル
１４  コイル用電源部
１５、１５Ａ  永久磁石
１７、１７Ａ、１７Ｂ  第１のコイル
１８、１８Ａ、１８Ｂ  第２のコイル
１９、１９Ａ、１９Ｂ  第１コイル用電源部
２０、２０Ａ、２０Ｂ  第２コイル用電源部
２２  第１の永久磁石
２３  第２の永久磁石
３０  中性子検出器
３１  本体ケース
３２  アノード
３３  カソード
３４  周方向位置決め絶縁体
３５  端栓
３６  軸方向位置決め絶縁体
３７  充填ガス
３８  信号ケーブル要素
３９  溶接部
４０  内周壁
４１  中性子変換層
５０  従来の成膜装置
【図１】
0004901624.tif 000002
【図２】
0004901624.tif 000003
【図３】
0004901624.tif 000004
【図４】
0004901624.tif 000005
【図５】
0004901624.tif 000006
【図６】
0004901624.tif 000007
【図７】
0004901624.tif 000008
【図８】
0004901624.tif 000009
【図９】
0004901624.tif 000010
【図１０】
0004901624.tif 000011
【図１１】
0004901624.tif 000012
【図１２】
0004901624.tif 000013