(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ中のイオンを加速して高速イオンビームを生成させるイオン源用電極板の製造方法において、
冷媒を流すための複数の冷却溝を一方の面に有する溝付銅板を形成するとともに、前記冷却溝を有する面に、ろう箔を介して、前記冷却溝間の所定位置に予め複数のイオンビーム引き出し孔の下穴を穿設した銅平板を積層一体化し、前記一体化した積層体の前記下穴の位置に所要のイオンビーム引き出し孔を穿設することを特徴とするイオン源用電極板の製造方法。
【請求項２】
前記溝付銅板と銅平板とをろう箔を介して重合するとともに真空炉内に載置し、前記同平板の全面に重しによる均等な圧力を負荷しつつ加熱し一体化することを特徴とする請求項１記載のイオン源用電極板の製造方法。
【請求項３】
前記下穴の接合面側開口部に面取りを施したことを特徴とする請求項１又は２記載のイオン源用電極板の製造方法。
【請求項４】
前記ろう箔として銀ろうを用いることを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項記載のイオン源用電極板の製造方法。
【請求項５】
前記ろう箔としてニッケルろうを用いることを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項記載のイオン源用電極板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は核融合装置の中性粒子入射装置やイオンミキシング装置などに適用されるイオン源において、プラズマ中のイオンを加速して高速イオンビームを生成させるイオン源用電極板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
核融合装置の中性粒子入射装置やイオンミキシング装置等においては、プラズマから高速イオンビームを生成するイオン源が用いられていている。
【０００３】
例えば、中性粒子入射装置のイオン源は、水素などのガスが導入されたフィラメントを有するプラズマ生成部において、当該フィラメントを介してアーク放電を行うことによりプラズマを生成させ、このプラズマ中のガスが電離したイオンを電極板に形成した電界によりプラズマから引き出して加速し、高エネルギーを有する高速イオンビームを発生させるものである。
【０００４】
上記イオン源におけるイオン加速電極板は、当該電極板に多数形成されたイオンビーム引き出し孔を介してプラズマからイオンビームを引き出すようになっていて、当該イオン加速電極板が高温のイオンビームと直接接触する構造となっている。従って、イオン加速電極板では熱負荷を低減して耐久性能を維持するために、イオンビーム引き出し孔間に冷却チャンネルを設けて冷却を行っている。
【０００５】
図１１（ａ）は従来のイオン加速電極板の構造を示す断面図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）の要部拡大図である。このイオン加速電極板９０は、イオンビーム引き出し用の多数のビーム引き出し孔９１を有する電極板本体９０ａのプラズマ側の表面に半円形の溝９２を設け、その溝９２に冷却パイプ９４を径の半分程度埋め込んで両者をろう付けしたものである。
【０００６】
なお冷却パイプ９４はろう材９５により固定されており冷却パイプ９４には冷媒が通される。また、冷却パイプ９４をプラズマ９３側に設けたのは、その反対側に他の電極板がくるので、その電極板との間の電界を冷却パイプ９４にて乱されないようにするために電極板距離が冷却パイプ９４にて制限されないようにしたものである。
【０００７】
ところが、上記のような電極板９０をプラズマ電極板に用いてイオンビームを引き出す際に、冷却パイプ９４やろう材９５がプラズマに直接さらされ、プラズマによるスパッタ作用にて、さらにはプラズマ中のイオン入射やプラズマ及びフィラメントからの熱輻射による加熱にて、ろう材９５や冷却パイプ９４を構成する物質が不純物となってプラズマ中に混じり、それによって不要な元素がイオンビーム中に混入するという問題がある。
【０００８】
また、冷却パイプ９４と電極板本体９０ａとの接触部はろう付けしたパイプの半円部分であり接触面積が小さいために冷却効果が悪く、従って、電極板本体９０ａとして使用できる素材はモリブデン等の熱的に安定した金属に限定される。しかしそのような金属は高価であるために、電極板の製造コストが嵩むという問題がある。
【０００９】
また冷却パイプ９４を電極板本体９０ａにろう付けする場合の条件として、例えば使用するろう材９５の材質等によっては冷却パイプ９４に冷媒漏れが発生する恐れがある。
【００１０】
そこで、最近では特開平２−２４４５４６号公報に開示されたイオン源用電極の提案が公知である。この提案はイオン源においてイオンビームの引き出しに用いられる電極であって、２枚の電極板間に冷媒を通す冷却パイプを挟み込むとともに、これら３者間を接着して成るイオン源用電極である。なお、この３者間を接着する方法には、ろう付けあるいは熱間等方圧加圧法（ＨＩＰ法）がある。
【００１１】
また、特開平３−１２９６３８号公報に開示されたイオン加速電極板の製造方法の提案が公知である。この提案は冷却水通路用の溝を設けた溝付モリブデン板の溝表面にニッケルを被覆しておき、この溝付モリブデン板の溝上面にニッケルにて被覆されたモリブデン平板を重ね、拡散接合により溝付モリブデン板とモリブデン平板とを一体化・固着させて、ニッケルにて被覆された複数の冷却水通路孔を形成し、その後、この冷却水通路孔相互間にビーム穴を穿設したイオン源加速電極板である。特にこの電極板はプラズマ生成部の開口部側に装着され、電界を形成する電極板に用いられるために高融点材料であるモリブデンにて構成されている。
【００１２】
また、特開平５−２９０９３号公報に開示されたイオン加速電極板の提案が公知である。この提案は前記特開平３−１２９６３８号公報記載の提案と同様に、モリブデン材を主体とし、冷却通路用冷却孔を形成したモリブデン板とモリブデン平板とが拡散接合により一体化された重合構造のものである。この場合、冷却通路用冷却孔の周面部にはセラミックを蒸着することによりセラミックの被覆層を形成する製造方法が採られている。
【００１３】
さらに、特開平６−３１４６００号公報に開示されたイオン加速電極板の提案が公知である。この提案はタンタル材を主体とし、冷却通路用冷却孔を形成したタンタル板とタンタル平板とがチタンを介して拡散接合により一体化された重合構造のものである。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の特開平２−２４４５４６号公報に開示された提案は、イオン源における２枚の電極板間に冷媒を通す冷却パイプを挟み込むとともに、これらの３者間を接着する方法がろう付け、あるいは熱間等方加圧法（ＨＩＰ法）であるために以下に示すような問題がある。
【００１５】
即ち、先ずろう付けの問題として、ろう付けは真空機器を用いた真空中にて例えば銀ろうを用いるなど、電極板の接合面積が４００cm2 以上のものは一般的な接合面として比較的大面積の部類に入り、接合面の全面にわたって欠陥なくろう付けすることは、過去の実績からみて非常に困難である。
【００１６】
もし接合面にろう付けによる未接合部分が顕在する場合は、冷媒を通す冷却パイプを２枚の電極板間に挟み込むことで、従来のような冷媒が漏れるトラブルを回避することができる特長があるが、電極板としてはイオンビームによる高熱負荷を除去するという機能上、熱伝導が悪くなるために冷却効率が低下する。これにより電極板がイオンビームの熱により加熱されて変形する。さらにこの電極板が変形することによりイオンビームを引き出す無数のビーム孔の位置がずれが生じ、さらにはこの変形により所定のイオン源の電極板としての機能を失うという問題があった。
【００１７】
また、もう一方の熱間等方圧加圧法（ＨＩＰ法）による問題として、冷却パイプを２枚の電極板間に挟み込んでこれら３者間を熱間等方圧加圧法により接合するために必要となる接合面全周の真空シールの溶接法が、真空中にて行う電子ビーム溶接機を用いることで容易に行うことができるが、イオン加速電極板の板厚が略５〜１０mm程度の比較的薄物であるとともに熱伝導のよい銅及び銅合金から成るため、電子ビーム溶接の条件としては比較的に入熱を高めに設定する必要がある。しかし入熱を高くすると電極板が溶接中に熱変形し、曲がりやうねりが生じる。従って、真空シール溶接の後に行う熱間等方加圧法による接合後も曲がりやうねりのある電極板となる。
【００１８】
曲がりやうねりのある電極板は、接合後に修正加工により所定の形状や平坦度を得ることが困難である。このように電極板の所定の形状や平坦度が得られないとイオンビームを引き出す無数のビーム孔の位置がずれ、さらに電極板が加熱・変形して所定のイオン源の電極板としての機能を失うという問題がある。
【００１９】
また、熱間等方加圧法による接合であるために、接合面全周の真空シール溶接部をヘリウム・リークディテクターを用いて漏れ試験をし、１×１０-9Ｔｒｒ・1/sec 以下のリーク量であることを確認する必要がある。なおこの試験は静的な状態にて行う必要があるが、接合面全体の真空シール溶接部は実際の熱間等方加圧法による接合中（高温・高圧雰囲気）でも健全なシール性が要求される。
【００２０】
万が一、真空シールが破損した場合は接合面に高温・高圧のガスが進入し、所定の接合が得られない。このように３者間を熱間等方加圧法により接合するためには、極めて難易度の高いシール溶接技術が要求され、その実現には溶接機の高度化及び溶接作業者の技能向上など、解決すべき課題が多く残されている。
【００２１】
また、特開平３−１２９６３８号公報、特開平５−２９０９３号公報、特開平６−３１４００号公報に開示されているイオン加速電極板は、いずれも高溶融点材料であるモリブデンやタンタル材にて構成され、その構造は溝付板と平板とを拡散接合法にて一体的に固着する方法が採られている。
【００２２】
この拡散接合法には温度、雰囲気、加圧力を一定時間保持するという条件が必要となり、その条件としては、拡散接合法に必要な温度が一般にその材料の融点に対して０．７倍以上の温度、あるいはその材料の再結晶温度以上であるといわれており、雰囲気は拡散接合に必要な温度での材料の酸化等が問題にならない必要がある。このために例えば真空中あるいはガス雰囲気中での接合が要求される。  加圧力は接合面の面粗さや接合温度により適正加圧力が決定される。従って、温度が高ければ加圧力を低く、温度が低ければ加圧力を高く設定しなければならない。面粗さについては、接合面の凹凸が細かい場合には加圧力を低く、逆に接合面の凹凸が粗い場合は加圧力を高く設定しなければならない。要するに、接合面の面コンタクト（密着）が重要であり、これらの条件を保持する時間は温度、雰囲気、加圧力に左右される。従って、温度が高く、かつ加圧力が高ければ相互拡散は積極的に進み、保持時間も短くてすむ。
【００２３】
しかし、拡散接合法によるイオン加速電極板の接合は、接合を容易にする接合面の精度、例えば面粗さ５Ｓ以下を得ようとした場合に、機械加工後にバフ研磨が必要となり、またその平坦度や清浄度を保つためには、加工中及び加工後の管理にも注意が必要である。
【００２４】
さらには高温かつ高真空あるいはガス雰囲気中での接合を容易にする加圧装置を備えた拡散接合装置は国内においても数台しか存在しない程度の高価なものである。特にイオン加速電極板の板厚は略５〜１０mm程度の比較的薄物であり、この材料の接合面全体を均等に加圧し、かつ溝の変形を抑えた加圧力を制御することは難しい。その装置を作るとしても非常に複雑かつ高価な設備となる。以上のような拡散接合法では生産・製造コストが高く、その信頼性もイオン加速電極板のような大面積を有するが故に接合面全体の健全性及び再現性に乏しいという問題がある。
【００２５】
よって本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、プラズマ中にろう材等の不純物が混入することがなく、かつ熱変形や冷媒漏れの恐れがなく、しかも冷却効果のよい安価な素材を用いたイオン源用電極板の提供を目的とする。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明における請求項１の発明は、プラズマ中のイオンを加速して高速イオンビームを生成させるイオン源用電極板の製造方法において、冷媒を流すための複数の冷却溝を一方の面に有する溝付銅板を形成するとともに、前記冷却溝を有する面に、ろう箔を介して、前記冷却溝間の所定位置に予め複数のイオンビーム引き出し孔の下穴を穿設した銅平板を積層一体化し、前記一体化した積層体の前記下穴の位置に所要のイオンビーム引き出し孔を穿設することを特徴とする。
【００２７】
請求項１によれば、イオン源用電極板を廉価な銅板材にて構成したことにより製造コストを削減することが可能となり、また溝付銅板と銅平板との面間をろう箔にてろう付けすることにより、接合面のろう材が殆ど表面に露出しなくなりプラズマ中にろう材等の不純物が混入することが極めて少なくなる。さらに溝付銅板側に形成された微小断面の溝はその面に銅平板をろう付けすることにより気密性の高い冷却水通路を構成することが可能となり、従来の冷却水通路としてパイプを用いた場合に比べて冷媒に対する熱伝導性がよいことから冷却効果が向上し、しかも冷媒漏れの恐れがなくなる。さらにまた、銅平板に予めイオンビーム引き出し孔の下穴を穿設することにより、ろう付け時に発生するガスを下穴から排出することが可能となり、気密性の高い、信頼性のあるろう付けが可能となる。
【００３４】
請求項２の発明は、前記溝付銅板と銅平板とをろう箔を介して重合するとともに真空炉内に載置し、前記同平板の全面に重しによる均等な圧力を負荷しつつ加熱し一体化することを特徴とするものである。
【００３５】
請求項２によれば、重しにより平板の全面に均等な圧力を負荷させつつ加熱することにより、溶融したろう材に拡散現象が生じ、接合面の全面にろう材がいきわたって未接合部分が生じることなく、気密度の高い接合が可能となる。
【００３８】
請求項３の発明は、前記下穴の接合面側開口部に面取りを施したことを特徴とするものである。
【００３９】
請求項３によれば、前記請求項１の下穴に加えて、下穴の接合面側開口部に面取りを施したことにより、ろう付け時に発生するガスを下穴から排出することが可能であるとともに面取り部にろう材からなるフィレットを形成し、前記請求項５に比べてさらに気密性の高いろう付けが可能となる。
【００４０】
請求項４の発明は、前記ろう箔として銀ろうを用いることを特徴とするものである。
【００４１】
請求項４によれば、銀ろう材を用いても、ろう付け層の露出が極めて少ないことから銀の蒸発が殆どなく、蒸発によりイオンビームの加速が乱される恐れが微小となる。
【００４２】
請求項５の発明は、前記ろう箔としてニッケルろうを用いることを特徴とするものである。
【００４３】
請求項５によれば、ニッケルろうは銀ろう等の一般のろう材に比べて蒸気圧が高いことからさらに蒸発が少なく、前記請求項４に比べてイオンビームの加速が乱される恐れがさらに少なくなる。
【００４４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお各実施の形態において共通の要旨は共通の符号を付して対応させることにより重複する説明を省略する。
【００４５】
（実施の形態１）
図１から図４は本発明の実施の形態１に係り、図１から図３はイオン加速電極板の製造工程を示す図、図４はイオン電極板の斜視図である。
【００４６】
図４に示すように、本発明のイオン加速電極板は、一方の面に矩形断面形状の複数の冷却溝２、即ち冷却水通路２ａを形成した溝付銅板３の冷却溝２側の面に対して銅平板５をろう材４を介して一体的に積層し、複数の冷却水通路２ａ相互間に複数のビーム引き出し孔１４を穿設するとともに、孔１４の両開口端に面取り加工を施したものである。
【００４７】
この場合、ろう材の材質は、一般的に機能材あるいは精密部品等を真空炉内にてろう付けするか又はガス雰囲気内にてろう付けする銀ろう（ＢＡｇ）、その中でもＢＡｇ−８の箔を用いる。
【００４８】
このイオン電極板の製造方法としては、図１に示すように、先ず銅材からなる平板の一面に、幅及び深さがそれぞれ約２mmの冷却溝２を互いに平行かつ所定の間隔を保って形成した溝付銅板３を製作する。次にこの溝付銅板３溝側の面を接合面として厚さ５０μm のろう箔４を積層し、さらにこのろう箔４の上面に銅平板５を重合して図２に示すような溝付銅板３及び銅平板５により蝋材４を挟んだ重合体６を形成する。この場合、溝付銅板３及び銅平板５の合わせ面における表面粗さを通常の６Ｓ程度にする。
【００４９】
また、この重合体６を一体化するに際して、図３に示すような真空炉７を用いる。この真空炉７は、内部に炉内の温度を上昇させかつ一定の温度に保つことが可能なヒータ９が備えられており。外部には内部を真空にするための排気装置１１が連設され、バルブ１０の開閉により空気を排除して真空を保つことが可能となっている。
【００５０】
先ず、一体化の準備として、重合体６をこの真空炉７内の下部治具８上に載置する。次に重合板６全面の形状に対応した同等な大きさの重し１２を乗せる。この重し１２は、例えばステンレス鋼やカーボン板などの材料にてブロックに形成し、その重力にて接合面の全面に均等な荷重を作用させるようにしたものである。また重し１２の重量は重合体６の接合面に対して１０gf／cm2 以上の加圧力が均等に作用するように設定されている。
【００５１】
次に、この状態を保ちつつ排気装置１１の弁１０を開いて真空炉７内の空気を排除し、炉内の真空度が１×１０-4Ｔｒｒになったところで弁１０を閉じて内部の真空度を一定に保つ。引き続いてヒータ９をスイッチＯＮして炉内をろう付けのための適正な温度８１０℃（実体温度）に加熱し、この温度を５分間維持してろう材４を溶融させる。この場合、接合面の相互間が重し１２の押圧力により密着させられていることより、ろう材４の融液に拡散現象が発現し、接合面の全体に融液が均等に行き渡って確実にろう付けされる。
【００５２】
この融液は、使用するろう材４の厚さが約５０μm と比較的薄めであり、晶出する融液の量が極めて少ないために、冷却溝２に流れ込んで溝２内を埋める恐れがない。従って、そのために冷却効率が低下するというデメリットは生じない。このようにして真空炉７内でろう付けされ一体化された重合体６は、炉内の温度が１００℃前後に降下した後に取り出され、冷却溝２の上面が銅平板５にて密閉された複数の平行な冷却水通路２ａを形成した積層体が得られる。さらにこの重合体６における複数の平行な冷却水通路２ａ間に、複数のイオンビーム引き出し孔１４を穿設するとともに、上下の開口端に面取り１４ａ，１４ｂを施して図４に示すようなイオン源用電極板１が得られる。
【００５３】
以上述べたように本実施の形態におけるイオン源用電極板１によれば、溝付銅板３と銅平板５とをろう材を介して一体化することにより隣接するビーム引き出し孔１４の相互間に微小断面形状の冷却水通路２ａを形成することが可能となり、この冷却水通路２ａに冷却水を流すことによりイオン加速電極板１を直接に冷却することが可能となる。従って、従来のパイプを埋め込む方式のイオン加速電極板に比べて冷却性能及び冷却効率が向上し、イオン加速電極板１を用いた中性子入射装置やイオンミキシング装置を長時間運転することが可能となる。
【００５４】
また冷却水通路２ａは、銅板に対して溝２を加工することが容易であり、かつその形状や大きさを、例えば矩形、円形、楕円形等に任意に設定することができる。従って、本実施の形態のように隣接するビーム引き出し孔１４に近接して冷却水通路２ａを形成することが可能となり、冷却効率が向上する。これにより従来にように冷却パイプを用いる必要がなくなり、イオン源用電極板の製造コストを低減することが可能となる。
【００５５】
特に、本実施の形態におけるイオン源用電極板１は、溝付銅板３及び銅平板５を安価な素材である銅板を用いて製造することができるので、モリブデンやタンタル板などの高価な材料を用いる必要がなく、イオン加速電極板１の製造コストを大幅に低減することが可能となる。
【００５６】
さらに、イオン源用電極板１の接合部が、ろう材の晶出された液層を拡散することにより接合しているため、従来の固層のままで接合した場合に比べて接合性がはるかに高まるとともに接合面に対する加圧力を大幅に削減することが可能となる。即ち従来の溝付モリブデン板とモリブデン平板との接合においては１１２０℃の高温にて２．０ kgf／mm2 の高い加圧力が必要であり、溝付タンタル板とタンタル平板との接合においては１０００℃の高温にて１．０ kgf／mm2 の高い加圧力が必要であった。
【００５７】
これに対して本実施の形態におけるイオン源用電極板１の場合は、溝付銅板３と銅平板５との接合において、従来に比べて８００℃〜９８０℃以下の温度にて１００gf／cm2 以下の加圧力しか必要としない利点がある。従って、従来に比べて加圧力を大幅に低減することができるために、真空炉内にて重し１２即ちブロックの重力だけで加圧力を発生させることができるので、従来のように複雑かつ高価な加圧装置を有する拡散接合装置などは必要がなく、設備費を低減させることが可能となる。また従来のモリブデン板やタンタル板などを用いた電極板を接合する場合に比べて接合性及び接合面の気密性が大幅に高まり、信頼性を向上させることが可能となる。
【００５８】
（実施の形態２）
図５から図７は本発明の実施の形態２に係るイオン源用電極板の製造工程を示す図である。
【００５９】
本実施の形態におけるイオン源用電極板は、前記実施の形態１における製造工程のみを異にするものであり、その他の構成については同様であるのでその説明を省略する。
【００６０】
本実施の形態におけるイオン加速電極板の製造方法は、先ず図５及び図６に示すように銅板の一面に方形断面形状の冷却溝２を互いに平行かつ所定の間隔を保って形成した溝付銅板３を製作する。
【００６１】
一方、溝付銅板３の複数の冷却溝２相互間の位置に対応して銅平板５にビーム引き出し穴１４の正規の径より若干小さい径の下穴２１を加工する。この下穴２１の径は、例えばビーム引き出し穴１４の正規の径が１２mmの場合は１０mmとする。
【００６２】
次に、図５に示すように溝付銅板３の冷却溝２側の面に厚さ５０μm の銀ろう箔４を重ね、さらにその上面に銅平板５を重ねて、溝付銅板３及び銅平板５にてろう材４を挟んだ重合体６を形成する。
【００６３】
次にこの重合板６を、前記実施の形態１と同様に真空炉７内の所定位置に載置し、重合板６の上面に重し１２を乗せてその重力にて接合面に１０gf／cm2 以上の加圧力を均等に作用させ、密着させる。この状態を保ちつつ排気装置１１の作動により真空炉１１内の空気を排除し、炉内の真空度を１×１０-4Ｔｒｒに保つ。引き続いてヒータ９により炉内をろう付けのための適切な温度８１０℃に加熱し、５分間維持してろう材４を溶融させる。溶融したろう材は重し１２の重力により押圧され拡散されて接合面の全面にいきわたり溝付銅板３と銅平板５とがろう付けにて一体化される。一体化された重合体６は、炉内の温度が１００℃前後に降下した後に取り出され、図７に示すように冷却溝２の上面が銅平板５にて密閉された複数の平行な冷却水通路２ａを有する重合体６が得られる。
【００６４】
さらに銅平板５に予め加工された下穴２１の部分に、図４に示すように正規の径のビーム引き出し穴１４を穿設するとともに上下の開口端に面取り１４ａ，１４ｂを施す。これによりイオン加速電極板１が得られる。
【００６５】
本実施の形態によれば、銅平板５に予めビーム引き出し穴１４の下穴２１を穿設してから溝付銅板３との間をろう付けにて一体化することにより、ろう付け時に溶融したろう材から発生するガスが下穴２１から逃げることにより接合部１３にブロウホールが生じない。これにより接合部１３の気密性が前記請求項１に比べてさらに高まり、信頼性が向上する他、前記請求項１と同様な作用効果が得られる。
【００６６】
（実施の形態３）
図８から図１０は本発明の実施の形態３に係り、図８及び図９はイオン源用電極板の製造工程を示す図、図１０はイオン加速電極板の断面図である。
【００６７】
本実施の形態におけるイオン加速電極板は、前記実施の形態２において銅平板５に穿設したビーム引き出し穴１４の下穴２１に対し、接合面１３側開口部に図８に示すように面取り２１ａを施してから溝付銅板３にろう付けすることを異にするものであり、その他の構成は前記実施の形態２と同様であるのでその説明を省略する。
【００６８】
前記ビーム引き出し穴１４の下穴２１における接合面１３側開口部の面取り２１ａは、例えば図８において下穴２１の径ΦＡが９mmである場合は面取りの径ΦＢを１０mmに設定する。即ち面取り幅は半径方向にて０．５mmである。
【００６９】
このように下穴２１に面取り２１ａを施したた銅平板５は溝付銅板３に対してろう材３を介して重ねた重合体６とし、前記実施の形態１と同様なろう付け方法にて加熱し一体化することにより図９に示すような積層体が得られる。この場合、加熱により溶融したろう材４は面取り２１ａ内に充満してフィレット（黒塗り三角形にて示す部分）を形成する。このフィレットが確実に形成されたことを確認して図１０に示すように下穴２１部分に正規のビーム引き出し穴１４の径ΦＣとして１０．５mmに穿設する。
【００７０】
本実施の形態によれば、ビーム引き出し穴１４の下穴２１における接合面１３側に面取り２１ａを施したことにより、溶融したろう材４が面取り２１ａ内に充満し、接合部１３の接合が確実となって気密性がさらに高まり、イオンビーム加速中に冷却孔から冷却水が漏れることがなくなる。
【００７１】
（実施の形態４）
本実施の形態は前記実施の形態におけるろう材の材質を異にするものであり、その他の構成は前記実施の形態１及び２と同様であるのでその説明を省略する。本実施の形態におけるろう材４はニッケル（Ｎｉ）を主成分としたＢＮｉ−６の箔材で、箔厚が５０μm のものを用いた。このＢＮｉ−６は、ニッケルろう中でも固相温線温度が約８７５℃、液相線温度が約８７５℃、ろう付け温度が９２５〜１０２５℃で比較的低温にてろう付けすることが可能なものである。
【００７２】
なお、ニッケルろうＢＮｉ−６は、ＢＮｉ−２あるいはＢＮｉ−３などを用いても、ろう付け温度が若干高くなるだけで同様な効果が得られる。
【００７３】
また本実施の形態にて用いたニッケルろう箔は、これに限定することなく、粉末（パウダ）あるいは練り状（プリフォーム）を用いても同様な効果が得られる。特に粉末あるいは練り状のものではイオン加速電極板の接合部１３における細部に対して箔の追加分として用いることにより接合部１３の気密性を向上させる効果がある。
【００７４】
なお、一般に用いられている銀ろうＢＡｇは、中でもＢＡｇ−８が最も多く用いられていてるが、この銀ろうは、ろう材にふくまれる銀の蒸気圧は高いとはいえども当該イオン加速電極板のように、真空中でしかも加熱されながら可動する機器においては、従来からろう付けされた部分の銀が蒸発して機器内を汚染、あるいはイオンビームの加速を乱すなどの障害の原因になっていた。
【００７５】
しかしニッケルろうの場合は、その主成分であるニッケルの蒸気圧が銀より高く、蒸発による障害が生じない。ちなみに蒸気圧を参考に記すと、蒸気圧を、１．３３×１０-4Ｐａ一定として、その温度は銀が９５７℃、ニッケルが１０６１℃、銅は１１３０℃である。
【００７６】
また、本実施の形態ではＢＮｉ−６のろう材を使用したが、ＢＮｉ−２あるいはＢＮｉ−３などを用いてもろう付け温度が若干高くなるだけで同様なろう付け効果が得られる。また本実施の形態ではろう箔を用いたが、箔に限らず粉末（パウダー）あるいは練り状（プリフォーム）を用いても同様な効果が得られる。特に粉末（パウダー）あるいは練り状（プリフォーム）では、イオン源用電極板１の接合部の細部に箔の他に追加分として用いることで、その接合性の信頼性を高めることができ、効果をより高めることができる。
【００７７】
本実施の形態によれば、銅平板５に穿設した下穴の接合面側開口端に面取り２１ａを施すことにより、健全なろう付け部を形成するためのフィレットを積極的につくることができ、前記実施の形態１，２及び３に比べて溝付銅板３と銅平板５との接合部の気密性をさらに高め、また、ろう材料４としてニッケルろうを用いたことにより、接合部の信頼性をさらに向上させることが可能となる。
【００７８】
【発明の効果】
本発明によれば、イオン源用電極板イオン源用電極板を廉価な銅板にて構成するとともに、２枚の銅板を重ね合わせた面に微細な溝を加工するだけで冷却溝を形成することができるので製造コストの大幅な削減が可能となる。
【００７９】
また電極板に形成した複数の冷却溝に冷媒を流すことにより直接に電極板を冷却することができるので冷却効果が向上する。従って、イオンビームの熱による変形が微小となりイオン源用電極板の高寿命化を図ることが可能となる。
【００８０】
溝付銅板と銅平板との合わせ面をろう付けすることにより、ろう材が殆ど露出しない。従って、一般的な銀ろうを用いた場合でも銀の蒸発がプラズマに殆ど影響しなくなる。またろう材としてニッケルろうにて接合した場合は、ニッケルろうの蒸気圧が銀ろうより高いことからさらにプラズマに対する影響が皆無に等しくなる。
【００８１】
溝付銅板と銅平板との接合面は、重しの重量にて押圧しつつろう付けする拡散接合法によるため接合面の全体が均一にかつ確実に接合される。従って、冷却水通路の気密性が確保され、冷媒漏れの恐れがなくなる。
【００８２】
また拡散接合時に必要な加圧力は従来の方法に比べて大幅に低減させることができるため、重しの重量だでけで済む。これにより加圧装置等を備えた、高価でかつ複雑な接合装置を設備する必要がなく、生産コストを低減させることが可能となる。
【００８３】
さらに、銅平板側に予めイオンビーム引き出し孔の下穴を穿設してから、または下穴を穿設するとともに接合面側開口端に面取りを施してから溝付銅板との間をろう付けすることにより、ろう付け時に発生するガスを下穴から逃がすことが可能となり、しかも面取りを施した場合にはその部分にフィレットを形成させることができるので、さらに気密度の高い信頼性のある接合が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係るイオン加速電極板の製造工程を示す図
【図２】本発明の実施の形態１に係るイオン加速電極板の製造工程を示す図
【図３】本発明の実施の形態１に係るイオン加速電極板の製造工程を示す図
【図４】イオン電極板の斜視図
【図５】本発明の実施の形態２に係るイオン源用電極板の製造工程を示す図
【図６】本発明の実施の形態２に係るイオン源用電極板の製造工程を示す図
【図７】イオン電極板の断面図
【図８】本発明の実施の形態３に係るイオン源用電極板の製造工程を示す図
【図９】本発明の実施の形態３に係るイオン源用電極板の製造工程を示す図
【図１０】イオン電極板の断面図
【図１１】従来のイオン源用電極板の説明図
【符号の説明】
１……イオン源用電極板          ２……冷却溝
３……溝付銅板                  ４……ろう箔
５……銅平板                    ６……重合体
１３……接合部                  １４……ビーム引き出し孔
【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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【図１０】
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【図１１】
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