[發明專利]微波離子源及其啟動方法

有效

• 申請號: 201410053592.3
• 申請日: 2014-02-17
• 公開（公告）號: CN103996591A
• 公開（公告）日: 2014-08-20
• 發明（設計）人: 高橋伸明;村田裕彥
• 申請（專利權）人: 住友重機械工業株式會社
• 主分類號: H01J27/16
• 分類號: H01J27/16
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 徐殿軍

技術領域

本申請主張基于2013年2月18日申請的日本專利申請第2013-028722號的優先權。其申請的全部內容通過參考援用于本說明書中。

本發明涉及一種微波離子源、及微波離子源的啟動方法。

背景技術

已知有將微波用于等離子體生成的離子源。向真空等離子體室導入微波。供給到等離子體室的原料氣體被微波激發而生成等離子體。從等離子體引出離子。這樣從離子源引出的離子被用作例如離子注入處理。

專利文獻1：日本特開昭63-66827號公報

發明內容

本發明的一方式的示例性目的之一在于提供一種用于啟動微波離子源的實用方法、及根據這種啟動方法被控制的微波離子源。

根據本發明的一方式，提供一種微波離子源，其具備：等離子體室；磁場發生器，用于在所述等離子體室產生磁場；及控制部，將所述磁場發生器控制成，對所述等離子體室施加用于等離子體點火的初始磁場，且在等離子體點火后使所述初始磁場變更為普通磁場。

所述初始磁場也可以被設定為在所述等離子體室引起電子回旋共振。

所述等離子體室也可具備用于接受微波的窗、及離子引出開口。所述初始磁場也可從所述窗遍及所述離子引出開口具有平坦的磁場分布。

所述普通磁場也可以是比從所述窗遍及所述離子引出開口滿足電子回旋共振條件的磁場高的磁場。

所述控制部也可以將所述磁場發生器控制成在向所述等離子體室供給微波之前開始施加所述初始磁場。

根據本發明的一方式，提供一種微波離子源的啟動方法，其特征在于，具備：對微波離子源的等離子體室施加用于等離子體點火的初始磁場的步驟；及在等離子體點火后使所述初始磁場變更為普通磁場的步驟。

另外，以上構成要件的任意組合和對本發明的構成要件及表現在方法、裝置、及系統等之間彼此替換的技術也作為本發明的方式仍然有效。

發明效果：

根據本發明，能夠提供一種用于啟動微波離子源的實用方法、及根據這種啟動方法被控制的微波離子源。

附圖說明

圖1是示意表示本發明的一實施方式所涉及的微波離子源的結構的圖。

圖2是表示本發明的一實施方式所涉及的普通磁場的一例的圖。

圖3是表示本發明的一實施方式所涉及的初始磁場的一例的圖。

圖4是用于說明本發明的一實施方式所涉及的微波離子源的啟動方法的流程圖。

圖中：10-微波離子源，12-等離子體室，16-磁場發生器，24-真空窗，26-微波供給系統，66-離子引出開口，B1-普通磁場，B2-初始磁場，C-控制裝置。

具體實施方式

圖1是示意表示本發明的一實施方式所涉及的微波離子源10的結構的圖。微波離子源10是向施加有滿足電子回旋共振（ECR）條件的磁場或比該磁場高的磁場的等離子體室12內沿磁力線方向輸入微波電力而生成高密度等離子體且引出離子的離子源。微波離子源10構成為通過磁場與微波的相互作用生成原料氣體的等離子體，并從該等離子體向等離子體室12的外部引出離子。

眾所周知，滿足ECR條件的磁場的強度唯一決定所使用的微波頻率，當微波頻率為2.45GHz時需要87.5mT（875高斯）的磁場。以下為了方便，將滿足ECR條件的磁場稱作共振磁場。

微波離子源10例如用于離子注入裝置所需的離子源。所注入的離子中例如具有氧。并且，微波離子源10可用作質子加速器所需的離子源、或X射線源。微波離子源10主要用作一價離子源。

微波離子源10具備離子源主體14。離子源主體14具備等離子體室12、磁場發生器16、及真空容器18。

等離子體室12具有具備兩端的筒狀形狀。以下為了方便，將從等離子體室12的一端朝向另一端的方向稱作軸向。并且，將與軸向正交的方向稱作徑向，將包圍軸向的方向稱作周向。但是，他們并不一定意味著等離子體室12為具有旋轉對稱性的形狀。圖示的例子中，等離子體室12為圓筒形狀，但是，只要等離子體室12能夠適當地收容等離子體，也可為任何形狀。并且，等離子體室12的軸向長度可以比等離子體室12的端部的徑向長度長，也可以比該徑向長度短。

磁場發生器16為了對等離子體室12施加磁場而設置。磁場發生器16構成為產生沿等離子體室12的中心軸的磁場。在圖1中，用箭頭M表示其磁力線方向。磁場發生器16構成為在等離子體室12的軸線上的至少一部分產生共振磁場或與其相比高強度的磁場。磁場發生器16也能夠在等離子體室12的軸線上的至少一部分產生低于共振磁場的磁場。