(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子入射面及び電子出射面を有するマイクロチャネルプレートと、
前記マイクロチャネルプレートの前記電子入射面及び前記電子出射面間に所定の電圧を印加するマイクロチャネルプレート用電源と、
前記マイクロチャネルプレートの前記電子出射面側に配置された電子コレクタと、
前記電子コレクタに所定の電圧を印加する電子コレクタ用電源と、
前記マイクロチャネルプレートの前記電子出射面側にガスを導入するガス導入手段と、
前記マイクロチャネルプレート及び前記電子コレクタを内部に収容し、前記ガス導入手段が設けられると共に、高真空度に維持される真空チャンバとを備えたイオン源であって、
前記真空チャンバ内に導入されたガスを前記マイクロチャネルプレートで生成された電子でイオン化し、このイオン化されたガスイオンを前記マイクロチャネルプレートを介して前記電子入射面から取り出すことを特徴とするマイクロチャネルプレートを用いたイオン源。
【請求項２】
前記ガスの前記電子によるイオン化を、自励発振状態で行うことを特徴とする請求項１記載のマイクロチャネルプレートを用いたイオン源。
【請求項３】
前記マイクロチャネルプレートに光を照射する光照射手段を、さらに備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載のマイクロチャネルプレートを用いたイオン源。
【請求項４】
前記マイクロチャネルプレートの前記電子入射面側に配置されたイオンコレクタと、
前記イオンコレクタに所定の電圧を印加するイオンコレクタ用電源とをさらに備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のマイクロチャネルプレートを用いたイオン源。
【請求項５】
前記マイクロチャネルプレートに印加される電圧は、１０００Ｖ〜１６００Ｖの範囲であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のマイクロチャネルプレートを用いたイオン源。
【請求項６】
前記電子コレクタに印加される電圧は、５０Ｖ〜５００Ｖの範囲であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のマイクロチャネルプレートを用いたイオン源。
【請求項７】
前記イオンコレクタに印加される電圧は、＋２００００Ｖ〜−１５００Ｖの範囲であることを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項に記載のマイクロチャネルプレートを用いたイオン源。
【請求項８】
前記真空チャンバ内に導入されるガスは、酸素、水素、窒素、希ガス、アルカリ金属蒸気、金属蒸気、有機化合物ガス及び高分子ガスからなる群から選ばれたガスであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のマイクロチャネルプレートを用いたイオン源。
【請求項９】
前記真空チャンバ内に導入されるガスの真空度は、１０-3Ｔｏｒｒ〜１０2Ｔｏｒｒの範囲であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のマイクロチャネルプレートを用いたイオン源。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロチャネルプレート（以下、場合によりＭＣＰとする）を用いたイオン源に関し、特に、ＭＣＰで生成された電子で雰囲気（ガス）をイオン化し、そのイオンをＭＣＰを通して取り出す、マイクロチャネルプレートを用いたイオン源に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、イオン源の代表的なものとして、ＲＦ（ｒａｄｉｏ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）型イオン源、ＰＩＧ（ｐｅｎｎｉｎｇ  ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ  ｇａｕｇｅ）型イオン源、ビームプラズマ型イオン源、デュオプラズマトロンなどがある。これらは、それぞれ独自の方式によりプラズマを形成し、イオンビームを形成する。
【０００３】
例えば、ＲＦ型イオン源は、数十ＭＨｚのマイクロ波の印加によりガスをイオン化する。また、ＰＩＧ型イオン源は、冷陰極放電によりプラズマを形成する。ビームプラズマ型イオン源では、電子ビームを形成し、この電子ビームをガス中を走らせることにより、電子ビームに沿ってプラズマを形成し、電子ビームと逆方向にイオンビームを取り出す。デュオプラズマトロンは、フィラメントより放出された電子流によりプラズマを形成し、このプラズマよりイオンビームを引き出している。
【０００４】
さらに、これらとは別に、高温表面に接触した物質の一部がイオン化して放出される現象（表面電離）を利用したものや、液体金属（例えばＧａなど）を用いたイオン源などもある。これらのイオン源は、用途に応じて適宜使い分けられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来のイオン源では、まずプラズマを形成し、そこからイオンを引き出している。従って、このイオン引き出しに要する電極構造から、イオン流はビーム状になる場合が多く、ある程度広い範囲に面分布したイオンビーム束を作ろうとしても、一様なイオンビーム束が得られないという問題点があった。また、表面電離を利用したイオン源では、イオンビーム束をある程度広げることはできるが、十分に広げることはできないという問題点があった。
【０００６】
そこで本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、ＭＣＰを用いることによって、大面積に亘り一様なイオンビーム束が得られるイオン源を得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載の発明は、電子入射面及び電子出射面を有するマイクロチャネルプレートと、マイクロチャネルプレートの電子入射面及び電子出射面間に所定の電圧を印加するマイクロチャネルプレート用電源と、マイクロチャネルプレートの電子出射面側に配置された電子コレクタと、電子コレクタに所定の電圧を印加する電子コレクタ用電源と、マイクロチャネルプレートの電子出射面側にガスを導入するガス導入手段と、マイクロチャネルプレート及び電子コレクタを内部に収容し、ガス導入手段が設けられると共に、高真空度に維持される真空チャンバとを備えたイオン源であって、真空チャンバ内に導入されたガスをマイクロチャネルプレートで生成された電子でイオン化し、このイオン化されたガスイオンをマイクロチャネルプレートを介して電子入射面から放出することを特徴とするマイクロチャネルプレートを用いたイオン源である。
【０００８】
この発明によれば、導入されたガスをマイクロチャネルプレートで生成された電子でイオン化し、このイオン化されたガスイオンをマイクロチャネルプレートを介して電子入射面から取り出すので、マイクロチャネルプレートと同等の大面積に亘って均一なイオンビーム束を得ることができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、ガスの電子によるイオン化を、自励発振状態で行うことを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、マイクロチャネルプレートに光を照射する光照射手段を、さらに備えたことを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、マイクロチャネルプレートの電子入射面側に配置されたイオンコレクタと、イオンコレクタに所定の電圧を印加するイオンコレクタ用電源とをさらに備えたことを特徴とする。
【００１０】
請求項５に記載の発明は、マイクロチャネルプレートに印加される電圧が、１０００Ｖ〜１６００Ｖの範囲であることを特徴とする。
請求項６に記載の発明は、電子コレクタに印加される電圧が、５０Ｖ〜５００Ｖの範囲であることを特徴とする。
請求項７に記載の発明は、イオンコレクタに印加される電圧が、＋２００００Ｖ〜−１５００Ｖの範囲であることを特徴とする。
請求項８に記載の発明は、真空チャンバ内に導入されるガスが、酸素、水素、窒素、希ガス、アルカリ金属蒸気、金属蒸気、有機化合物及び高分子ガスからなる群から選ばれたガスであることを特徴とする。
請求項９に記載の発明は、真空チャンバ内に導入されるガスの真空度が、１０-3Ｔｏｒｒ〜１０2Ｔｏｒｒの範囲であることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づき、本発明に係るマイクロチャネルプレートを用いたイオン源の実施形態について説明する。なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示し、重複する説明は省略する。
本発明者らは、大口径イオン源の開発を目的として、微弱光や荷電粒子の検出器として使用されてきたマイクロチャネルプレート（ＭＣＰ）の発振モードに注目して研究を進めてきた。ＭＣＰをこの発振モードすなわち、自励発振状態で動作させると、ＭＣＰの片側の面からイオンビームが放出され、ＭＣＰの外径と等しいビーム径をもつ任意の大口径ガスイオンビームを得ることができることを見出し、本発明を完成するに到った。
【００１２】
図１は、本発明の一実施形態によるイオン源に用いられるＭＣＰを示す概略斜視図である。ＭＣＰ１は、微小なチャネルエレクトロンマルチプライア（ＣＥＭ）すなわち、チャネル２を数百万本束ねて薄い板状とした二次元マルチプライアである。それぞれのチャネル２は、内壁を抵抗体とした非常に細いガラスパイプで構成され、独立した二次電子増倍器を形成している。
【００１３】
ＭＣＰ１を低真空中内で高利得で動作させると、イオンフィードバック効果によりＳＳＣＭ（Ｓｅlf-Ｓｕｓｔａｉｎｅｄ Ｃａｓｃａｄｅ Ｍｏｄｅ）とよばれる自励発振という発振状態を起こす。図２は、ＭＣＰのチャネル壁を示す概略断面図である。図２（ａ）に示すように、電子入射面４からチャネル２内に入射した粒子、放射線又は電子（ｅ-）は、チャネル壁３に衝突して二次電子が放出される。放出された二次電子５は、電子出射面６から出射し、電子出射面６の近傍に存在するガス分子をイオン化して正イオン７例えばアルゴンイオン（Ａｒ+）を生成する。生成した正イオン７は、図２（ｂ）に示すように、今度は逆に電子出射面６からチャネル２内に入射し、チャネル壁３に衝突して二次電子５を生成する。生成された二次電子５は、図２（ｃ）に示すように、再び電子出射面６から放出される。
【００１４】
この時、正イオンの二次電子放出係数βとＭＣＰのゲインＧとの積で表されるループゲインが１に達すると、自励発振状態となる。このような発振状態で、ＭＣＰ１を動作させると、フィラメント等の電子源を使用せずにＭＣＰ１の片側で電離を起こすことができる。従って、図２（ｄ）に示すように、ＭＣＰ１の外径にほぼ等しいイオンビーム７ａを自動的に得ることができる。
【００１５】
図３は、本発明の一実施形態によるＭＣＰを用いたイオン源を示す概略構成図である。図において、高真空度を維持することができるガラス等で作製された真空チャンバ８内には、ＭＣＰ１が配置されており、ＭＣＰ１の電子出射面６側には、電子コレクタ９が配置されている。これらのＭＣＰ１及び電子コレクタ９には、それぞれＭＣＰ用電源１０（Ｖａ）及び電子コレクタ用電源１１（Ｖｅ）が接続されている。また、ＭＣＰ１の電子出射面６と電子コレクタ９との間にガスを導入するガス導入管１２が真空チャンバ８に設けられている。また、ＭＣＰ１の電子入射面４側には、イオンコレクタ１３が配置されており、このイオンコレクタ１３にはイオンコレクタ用電源１３ａ（Ｖｉ）が接続されている。なお、電子コレクタ９及びイオンコレクタ１３は、ガス放出を極力少なくするため、ＳＵＳ、Ｎｉ、Ｍｏ等の材質で作製することが望ましい。
【００１６】
本発明によるイオン源は以上のように構成され、使用するＭＣＰ１としては、低抵抗のＭＣＰの方が、高い出力電子電流を得ることができるため、高抵抗のＭＣＰよりも望ましい。低抵抗のＭＣＰとしては、１０ＭΩ〜１００ＭΩのＭＣＰを使用するのが望ましい。
【００１７】
また、ＭＣＰ１に対する印加電圧としては、１０００Ｖ〜１６００Ｖ、より好適には、１０００Ｖ〜１２００Ｖとするのが望ましい。このような印加電圧をＭＣＰ１に印加することにより、ＭＣＰ１の動作を、イオンフィードバックを仲介とした自励発振状態を達成することができる。この場合、イオン流束は、ＭＣＰ１の抵抗値で決まる一定の周期（周波数）で繰り返しパルス状に放射される。
【００１８】
さらに、電子コレクタ９に印加する電圧は、導入するガスや真空度に依存するが、好適には５０Ｖ〜５００Ｖの範囲とするのが望ましい。
また、イオンコレクタ１３に印加する電圧は、好適には＋２００００Ｖ〜−１５００Ｖとするのが望ましい。
真空チャンバ８内に導入されるガスとしては、酸素、水素、窒素、希ガス例えばＨｅ、Ｎｅ、アルカリ金属例えばＣｓの蒸気、Ｇａ蒸気のように気化し易い金属の蒸気、有機化合物例えばメタン等のガス及び高分子ガスからなる群から選ばれたガス等が好適に使用できる。
また、導入されたガスの真空度は、１０-3Ｔｏｒｒ〜１０2Ｔｏｒｒ、さらに好ましくは１０-1Ｔｏｒｒ〜１０1Ｔｏｒｒとするのが望ましい。
【００１９】
［実施例］
以下、実施例に基づいて、本発明をさらに詳細に説明する。
図４は、本発明の実施例によるＭＣＰを用いたイオン源を示す概略構成図である。図において、ＭＣＰ１は、低抵抗（４２ＭΩ）のＭＣＰであり、外径１インチ、チャネル内径１０μｍ、チャネル長−内径比４０、開孔率５７％、チャネルのバイアス角度はＯ゜である。また、導入ガスは、窒素又はアルゴンを使用した。
【００２０】
このＭＣＰ１を真空チャンバ８内に配置し、ＭＣＰ１の電子出射面６側には電子コレクタ９を配置し、電子入射面４側にはイオンコレクタ１３を設置した。
また、出力特性の向上を目的として、ＭＣＰ１のイオン放出面となる電子入射面４に光照射を行った。すなわち、光源として重水素ランプ１４を使用し、この重水素ランプ１４からの光は、レンズ１５、ミラー１６を通り、真空チャンバ８の側壁に設けられた窓１７を介し、ミラー１８によりＭＣＰ１の電子出射面６に導かれる。
【００２１】
ここで、光照射手段である重水素ランプ１４によりＭＣＰ１に照射される光の光量は、１０ｎＷ／ｃｍ2〜１μＷ／ｃｍ2の範囲とするのが望ましい。この範囲内であれば、ＭＣＰ１から取り出されるイオン流束の出力特性を向上させることができる。光照射手段は、ＵＶ光や電子ビーム等の照射手段であっても良い。
なお、イオンコレクタ１３は、重水素ランプ１４からの光を透過し易いように、メッシュ状となっている。イオンコレクタ１３には、オシロスコープ１９が接続されている。ここで、光の照射は、ＭＣＰ１の電子入射面４側から行っているが、電子出射面６側から行っても良い。
【００２２】
イオン源の動作は、まず、真空チャンバ８内を１０-5Ｔｏｒｒ程度の高真空状態に排気した後、ガス導入管１２から窒素又はアルゴンを導入して０．０９Ｔｏｒｒ〜０．１１Ｔｏｒｒ程度に維持した。ＭＣＰ用電源１０の印加電圧Ｖａをパラメータとして、ＭＣＰ１のストリップ電流Ｉｓ、電子電流Ｉｅ、出力イオン電流Ｉｉを測定し、ＳＳＣＭの発生を検出した。また、光照射を行った場合の効果も検討した。出力イオン電流については、直流電圧測定の他に、波形の観測も行った。
【００２３】
図５は、印加電圧Ｖａとストリップ電流Ｉｓ、電子電流Ｉｅ、出力イオン電流Ｉｉとの関係を示す線図である。この図から明らかなように、導入されたガスのガス圧を一定に保ち、印加電圧を徐々に増加させると、Ｉｓは最初はオーミックな特性を示す。しかし、発振開始電圧（発振閾値電圧）Ｖthを越えると、Ｉｓは急激な増加を示し、それと同時に電子電流Ｉｅ、出力イオン電流Ｉｉが観測され始める。一度発振が開始されると、印加電圧をＶth以下に低下させても発振状態はある程度まで維持され、ヒステリシスが観測される。
【００２４】
低抵抗ＭＣＰでは、出力電子飽和を起こしにくいため、Ｖthは高抵抗ＭＣＰに比べて高くなる。図５では、真空チャンバ８内のガス圧力を上げイオンの生成効率を高くし、電子コレクタ９及びイオンコレクタ１３への印加電圧Ｖｅ及びＶｉを上げることで、Ｖthを下げることができた。また、出力イオン電流Ｉｉは、高抵抗ＭＣＰ（例えば２０００ＭΩ）を使用した場合と比べると約６０倍多く得ることができた。また、電子電流Ｉｅから出力イオン電流Ｉiへの変換効率をη：Ｉｉ／Ｉｅで表すと、ηは印加電圧に対してほぼ一定であった。このイオン電流の飽和について、チャネル内の二次電子の持つエネルギー変化に着目し、動作時のチャネル内の電位分布についてシミュレーションを行った。
【００２５】
ＭＣＰ１がＶth以上の飽和動作領域に入ると、電子の出力端すなわち、電子出射面６の近傍では、放出二次電子により電界強度が低下し、チャネル２内の電位分布が変形する。単一ＣＥＭについてＣ．Ｂｏｕｃｈｏｒｄらの解析によると、発振状態における出力端の電界強度はさらに減少するため、チャネル２内の電子増倍度が１となり、飽和領域では実質的なゲインが行われない。またＣＥＭに対して、このチャネル有効長の減少についてシミュレーションが示されており、この解析法をＭＣＰ１に適用して計算を行った。計算では、ＭＣＰ１の特性定数と共に、実験値を規格化したパラメータを用いている。
【００２６】
図６は、印加電圧とチャネル有効長についての計算結果を示す線図である。図６に示すように、発振開始電圧Ｖthでチャネル有効長は急激に減少し、印加電圧の増加と共にさらに減少して飽和する傾向を示している。また、印加電圧を下げることでチャネル有効長は増加し、発振条件を満たせなくなるとチャネル有効長の減少がなくなることがわかる。
【００２７】
次に、自励発振状態におけるチャネル内の電位及び電界変化の計算結果を図７に示す。図７から明らかなように、飽和領域では電界強度は急激に減少し、それに伴い電位分布も変化する。飽和領域では、二次電子は十分なエネルギーを得られず、高エネルギー側の分布が減少する。このことから、印加電圧を上げた場合、飽和領域が長くなり、距離がほぼ０．５以上において、ηは一定に留まると考えられる。
【００２８】
イオン電流Ｉｉのリターディング電圧Ｖretに対する依存性を図８に示す。リターディング曲線を微分することによりエネルギー分布が得られる。図からＶretがＶａに近づくとＩｉが減少している。これはイオンと残留気体とが衝突することなく、イオンがイオンコレクタまで到達したことを意味しており、チャネルから放出されたときにイオンのもつエネルギーが保持されている。放出イオンが印加電圧付近に分布をもつということは、ほとんどのイオンはＭＣＰ１と電子コレクタ間とで生成され、ＭＣＰ１のチャネルを通って放出していると考えられる。従って、ＭＣＰ１のチャネル長−内径比α（通常４０）を考慮にいれると、放出イオンは直線性の優れたビームとなっていることが予想される。
【００２９】
そこでイオンコレクタとして、蛍光体を塗布した透明電極付きのガラス基板を用い、イオンビームのパターンを撮影した。蛍光スクリーン上に写ったイオンビームのパターンを示す写真を図９に示す。但し、撮影は、窒素ガス圧９．０×１０-3Ｔｏｒｒ、Ｖａ＝１３００Ｖ、Ｖｅ＝９０Ｖ、Ｖｉ＝２００Ｖ、ＭＣＰとガラス基板との距離は１ｃｍであった。
図９から明らかなように、ビーム径はＭＣＰ１の有効面積（２０mmφ）に対応し、均一性も確認できた。動作状態が変化するとパターンは多少の広がりをみせるものの、均一性、指向性に優れたビームを得ることができた。
【００３０】
次に、ＭＣＰ１に光照射を行ったときの効果を確認するために、暗状態、光照射状態でそれぞれ測定を行った。これらの結果を印加電圧と電流密度との関係として、それぞれ図１０（ａ）、（ｂ）に示す。光照射を行った場合には、暗状態のときと比べ発振開始電圧Ｖthが約３００Ｖ低くなっていることがわかる。光照射することにより、ＭＣＰ１の端面には暗状態のときよりも多くの電子が存在する。そのため、ＳＳＣＭ状態の開始に必要な増倍電子が低い印加電圧にも関わらず得ることができる。図５で示したように、本発明によるイオン源は、印加電圧が低いときほど効率が高い。従って、光強度の増大によりＶthがさらに低下し、高効率化が可能である。
【００３１】
ＭＣＰ１から出力されたイオン電流及び電子電流の波形をオシロスコープで観測した。結果を図１１に示す。イオン電流及び電子電流双方ともに周期的なパルス波形となっており、イオン電流が電子電流に同期していることがわかる。鋭いパルス波形となるのは、次のように説明される。すなわち、発振の開始時にはＭＣＰ１の出力端から放出された電子に対応する正の電荷がＭＣＰ１の内部に取り残される。この電荷が後続の電子を押さえ込むように作用する。そして、チャネル壁３を流れるストリップ電流Ｉｓによって電子が補給され、正電荷を中和する。この中和までに時間がかかるため、周期的な波形になる。また、イオン電流が電子電流に同期しているのは、残留気体がＭＣＰ１内で増倍された電子と衝突することによりイオンが放出されているという一連の動作を示している。
【００３２】
次に、出力イオン電流波形の変化を知るため、導入ガスであるＡｒガスのガス圧をパラメータとしたときのピークイオン電流、周期の印加電圧依存性の結果を図１２に示す。印加電圧を増加していくにつれ、ピークイオン電流は大きくなり、周期は減少する。これは、それぞれ電離効率及びストリップ電流の増大によると考えられる。また、Ａｒガス圧を高くするにつれ、ＭＣＰ１端面でのＡｒ原子の電離効率が向上しイオン電流は増大する。
【００３３】
このように、ＭＣＰ１のイオンフィードバック効果を利用した自励発振状態である発振モードが確認でき、均一で、指向性に優れたイオンビームを得ることができた。本発明によるＭＣＰを用いたイオン源の動作理論から、自励発振状態ではＭＣＰの有効長が制限され、チャネル内の電位分布が変化していることがわかった。また、出力イオン電流は、電子電流と同期した周期的なパルス波形を有し、ガス圧、印加電圧に依存する。本発明によるＭＣＰを用いたイオン源の動作条件、出カイオンのエネルギー等を考慮すると、大口径イオン源としての利用が可能である。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、導入されたガスをＭＣＰで生成された電子でイオン化し、このイオン化されたガスイオンをＭＣＰを介して電子入射面から放出するので、ＭＣＰと同等の大面積に亘って均一なイオン流束を得ることができるという効果を奏する。また、各チャネルからＭＣＰ面に垂直にイオンが放出されることから、面内の電流密度の均一性も得られる。
【００３５】
さらに、自励発振状態においてイオンを発生させれば、フィラメント等の電子源を使用せずにイオンビームを自動的に得ることができる。
従って、本発明によるイオン源は、スパッタリング、露光、ガス反応促進など種々の用途に利用することができるという効果を奏する。
【００３６】
本発明によるＭＣＰを用いたイオン源では、イオン流束の大きさは利用するＭＣＰのサイズで決まるものであり、現在４．５インチ程度まで利用できる。形成されるイオン流束は、ＭＣＰ全面に亘り一様なイオン密度分布を持つことができる。これは、自励発振状態すなわち、自己発振モードの場合、自己発振がＭＣＰの全面に亘り一様に生ずることによる。また、ＵＶ光又は電子ビームの照射分布を一様にすることにより、一様で均一なイオンビーム束が得られる。
【００３７】
この大面積に亘る一様性は、従来技術では実現できなかった点であり、これにより、例えば直径の大きなウエハー全面に亘り、一様なイオンスパッターエッチングが可能となり、また、逆のイオンインプラも可能となる。さらに、本発明によるＭＣＰを用いたイオン源では、イオン流束は、アスペクト比α＝４０〜８０といったチャネルをすり抜けたものから成るため、良くコリメートされており平行性が良い。従って、イオンレンズ系を用いて、精度の高いフォーカスが可能となる。さらに、例えばマスクを通して露光やスパッターを行ったり、イオンインプラを行う場合に都合が良いという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態によるイオン源に用いられるＭＣＰを示す概略斜視図である。
【図２】ＭＣＰのチャネル壁を示す概略断面図である。（ａ）は、ＭＣＰのチャネルから二次電子が放出された状態、（ｂ）は、二次電子によりイオン化されたアルゴンイオンがＭＣＰのチャネル内に入射する状態、（ｃ）は、ＭＣＰのチャネル内に入射したアルゴンイオンから再び二次電子が放出される状態、及び（ｄ）は、放出された二次電子によりイオン化されたアルゴンイオンが再びＭＣＰのチャネル内に入射する状態をそれぞれ示す。
【図３】本発明の一実施形態によるＭＣＰを用いたイオン源を示す概略構成図である。
【図４】本発明の実施例によるＭＣＰを用いたイオン源を示す概略構成図である。
【図５】印加電圧とストリップ電流、電子電流及び出力イオン電流との関係を示す線図である。
【図６】印加電圧とチャネル有効長についての計算結果を示す線図である。
【図７】自励発振状態におけるチャネル〜の電位及び電界変化の計算結果を示す線図である。
【図８】イオン電流のリターディング電圧に対する依存性を示す線図である。
【図９】蛍光ディスプレー上に表示した中間調画像を表した写真である。
【図１０】ＭＣＰに光照射を行わなかった場合及び行った場合の印加電圧と電流密度との関係を示す線図である。（ａ）は、ＭＣＰに光照射を行わなかった場合、及び（ｂ）はＭＣＰに光照射を行った場合をそれぞれ示す。
【図１１】ＭＣＰから出力されたイオン電流及び電子電流の波形を示す線図である。
【図１２】アルゴンガスのガス圧をパラメータとした時のピークイオン電流及び周期と印加電圧との関係を示す線図である。
【符号の説明】
１…マイクロチャネルプレート（ＭＣＰ）、２…チャネル、３…チャネル壁、４…電子入射面、５…二次電子、６…電子出射面、７…正イオン、７ａ…イオンビーム、８…真空チャンバ、９…電子コレクタ、１０…ＭＣＰ用電源、１１…電子コレクタ用電源、１２…ガス導入管、１３…イオンコレクタ、１３ａ…イオンコレクタ用電源、１４…重水素ランプ、１５…レンズ、１６，１８…ミラー、１７…窓、１９…オシロスコープ。
【図１】
0003778664.tif 000002
【図２】
0003778664.tif 000003
【図３】
0003778664.tif 000004
【図４】
0003778664.tif 000005
【図５】
0003778664.tif 000006
【図６】
0003778664.tif 000007
【図７】
0003778664.tif 000008
【図８】
0003778664.tif 000009
【図９】
0003778664.tif 000010
【図１０】
0003778664.tif 000011
【図１１】
0003778664.tif 000012
【図１２】
0003778664.tif 000013