離子源的制作方法
【專利說(shuō)明】離子源
[0001]本發(fā)明是本申請(qǐng)人于2013年3月5日提交的中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮?01310068783.2、發(fā)明名稱為“離子源”的分案申請(qǐng)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及通過激光的照射而產(chǎn)生離子的離子源。
【背景技術(shù)】
[0003]通常，作為在離子源中產(chǎn)生離子的方法，例如已知有通過在氣體中引發(fā)放電來(lái)得到離子的方法。在該情況下，為了引發(fā)放電，能夠利用微波或者電子束。
[0004]另一方面，存在使用激光產(chǎn)生離子的技術(shù)(例如參照專利文獻(xiàn)I以及專利文獻(xiàn)2)。在這樣使用激光來(lái)產(chǎn)生離子的離子源(以下記為激光離子源)中，將激光會(huì)聚照射至配置在真空容器內(nèi)的靶材，利用激光的能量使靶材所含的元素蒸發(fā)(燒蝕)、離子化從而生成等離子體，將等離子體中所含的離子以等離子體的狀態(tài)輸送，并在引出時(shí)進(jìn)行加速，由此能夠制作出尚子束。
[0005]根據(jù)這種激光離子源，能夠通過朝固體靶材照射激光來(lái)產(chǎn)生離子，有利于產(chǎn)生多價(jià)離子。
[0006]在激光離子源中產(chǎn)生的離子具有與固體靶材的被激光照射的面垂直的方向的初速度。因此，能夠通過將與離子的產(chǎn)生部相同電位的輸送管延伸到離子的輸送方向上的下游而輸送咼子。
[0007]另外，在激光離子源中產(chǎn)生的離子被輸送至與激光離子源連接的下游側(cè)的設(shè)備(例如直線加速器等)。
[0008]然而，為了使激光離子源中的離子產(chǎn)生條件穩(wěn)定，需要使靶材上的激光所照射的點(diǎn)(以下記為照射點(diǎn))處的面的粗糙度、到聚光透鏡的距離等狀態(tài)始終相同。
[0009]然而，在激光所會(huì)聚照射的靶材上，通過因激光會(huì)聚照射而產(chǎn)生的燒蝕，能夠產(chǎn)生凹痕。即，在對(duì)已經(jīng)照射過激光的點(diǎn)進(jìn)一步照射激光的情況下，照射點(diǎn)的狀態(tài)不同，因此難以進(jìn)行穩(wěn)定的離子生成。
[0010]因此，在激光離子源中，在對(duì)靶材照射激光時(shí)，為了避開靶材上的已被激光照射過的點(diǎn)，需要使靶材移動(dòng)。
[0011]此外，在對(duì)靶材的所有面照射了激光的情況下(即靶材已被全面使用后的情況下)，需要更換配置在真空容器內(nèi)的靶材。
[0012]專利文獻(xiàn)1:日本特許第3713524號(hào)公報(bào)
[0013]專利文獻(xiàn)2:日本特開2009 - 037764號(hào)公報(bào)
[0014]在上述的激光離子源中，為了更換配置在真空容器內(nèi)的靶材，必須臨時(shí)解除真空。在該情況下，與激光離子源連接的下游側(cè)的設(shè)備的真空條件也被破壞，直到再次形成高真空狀態(tài)，需要較多的時(shí)間。因此，激光離子源的維護(hù)時(shí)間變長(zhǎng)，并不實(shí)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]因此，本發(fā)明的目的在于提供一種無(wú)需解除與離子源連接的下游側(cè)設(shè)備的真空就能夠更換靶材的離子源。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的離子源，該離子源與連接于上述離子源的被排氣成真空的下游側(cè)的設(shè)備連接，其中，上述離子源具備:真空容器，被排氣成真空；靶材，配置在上述真空容器內(nèi)，通過激光的照射而產(chǎn)生離子；輸送機(jī)構(gòu)，將由上述靶材產(chǎn)生的離子朝上述下游側(cè)的設(shè)備輸送；以及真空密封機(jī)構(gòu)，在更換配置于上述真空容器內(nèi)的靶材之前，密封上述輸送機(jī)構(gòu)，以將上述真空容器側(cè)和上述下游側(cè)的設(shè)備側(cè)的真空分離。
[0017]發(fā)明效果
[0018]根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種無(wú)需解除與離子源連接的被排氣成真空的下游側(cè)設(shè)備的真空就能夠更換靶材的離子源。
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1是示出本發(fā)明的第一實(shí)施方式所涉及的離子源的結(jié)構(gòu)的剖視圖。
[0020]圖2是示出本發(fā)明的第二實(shí)施方式所涉及的離子源的結(jié)構(gòu)的剖視圖。
[0021]圖3是示出本發(fā)明的第三實(shí)施方式所涉及的離子源的結(jié)構(gòu)的剖視圖。
[0022]圖4是示出本發(fā)明的第四實(shí)施方式所涉及的離子源的結(jié)構(gòu)的剖視圖。
[0023]圖5是示出本發(fā)明的第五實(shí)施方式所涉及的離子源的結(jié)構(gòu)的剖視圖。
[0024]圖6是示出本發(fā)明的第六實(shí)施方式所涉及的離子源的結(jié)構(gòu)的剖視圖。
[0025]圖7是示出本發(fā)明的第七實(shí)施方式所涉及的離子源的結(jié)構(gòu)的剖視圖。
[0026]圖8是示出本發(fā)明的第八實(shí)施方式所涉及的離子源的結(jié)構(gòu)的剖視圖。
[0027]標(biāo)號(hào)說(shuō)明
[0028]10:真空容器；11:渦輪分子栗；12:回轉(zhuǎn)栗；13:勒材；14:等離子體；15:步進(jìn)馬達(dá)；16:電纜；17:輸送管；18:小孔;19:中間電極；20:加速電極；21:凸緣；22:配線；23:陶瓷導(dǎo)管；24:真空密封用盤；25:致動(dòng)器；26:電纜；27:引導(dǎo)件；28:彈性體；29:直線導(dǎo)入機(jī)；30:真空密封用盤；31:旋轉(zhuǎn)導(dǎo)入機(jī)；32:孔部；33:旋轉(zhuǎn)導(dǎo)入機(jī)；34:蓋；35:閘閥；36:真空腔;37:真空栗;38:閥;39:引導(dǎo)件;40:靶材保持器;41:致動(dòng)器;42:真空腔;43:真空栗;44:閥;45:靶材保持器；46:彈性體-Al:致動(dòng)器；48:孔部;49:致動(dòng)器；50 =RFQ0
【具體實(shí)施方式】
[0029]以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的各實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。
[0030](第一實(shí)施方式)
[0031]首先，參照?qǐng)D1對(duì)本發(fā)明的第一實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。圖1示出本發(fā)明所涉及的離子源的結(jié)構(gòu)。離子源例如是如下的裝置:使用激光使靶材元素蒸發(fā)(燒蝕)、離子化從而生成等離子體，將等離子體中所含的離子以等離子體的狀態(tài)輸送，并在引出時(shí)進(jìn)行加速，從而能夠制作出離子束。
[0032]如圖1所示，本實(shí)施方式所涉及的離子源具備真空容器10。真空容器10例如與用于將真空容器10排氣成真空的真空栗連接。
[0033]作為用于將真空容器10排氣成真空的真空栗，例如使用渦輪分子栗11以及回轉(zhuǎn)栗12(輔助栗)。
[0034]在真空容器10內(nèi)配置有通過激光的照射產(chǎn)生離子的靶材13。通過對(duì)該靶材13照射使用聚光透鏡(未圖示)會(huì)聚的激光而生成等離子體14。
[0035]在該等離子體14中包含在離子源中作為目標(biāo)的靶材物質(zhì)的多價(jià)離子。另外，在等離子體14的生成中，也可以使用高頻或電弧放電、電子束等。
[0036]由于激光始終照射至靶材13的新的面(照射點(diǎn))，因此利用與靶材13連接的步進(jìn)馬達(dá)15對(duì)靶材13進(jìn)行雙軸驅(qū)動(dòng)。例如能夠經(jīng)由使用帶導(dǎo)入端子的凸緣等引出至真空外的電纜16進(jìn)行步進(jìn)馬達(dá)15的控制。
[0037]通過對(duì)靶材13照射激光而生成的等離子體14所含的離子經(jīng)由輸送管17、小孔18、中間電極19以及加速電極20被朝離子源的下游側(cè)的設(shè)備、例如直線加速器(以下記為RFQ) 50 輸送。
[0038]S卩，輸送管17、小孔18、中間電極19以及加速電極20構(gòu)成將在靶材13中產(chǎn)生的離子(等離子體14所含的離子)朝離子源的下游側(cè)的設(shè)備輸送的輸送部。
[0039]并且，輸送管17、小孔18、中間電極19以及加速電極20對(duì)從離子源射出的離子束的引出進(jìn)行控制。
[0040]如圖1所示，輸送管17設(shè)置在能夠輸送通過對(duì)真空容器10內(nèi)的靶材13照射激光而生成的等離子體14所含的離子的位置，小孔18例如設(shè)置在真空容器10偵U。
[0041]中間電極19被施加從經(jīng)由輸送管17以及小孔18輸送的等離子體14引出例如在離子源中作為目標(biāo)的靶材物質(zhì)的多價(jià)離子的電壓。
[0042]中間電極19例如經(jīng)由絕緣物設(shè)置于加速電極20或者凸緣21。用于對(duì)中間電極19施加電壓的配線22例如經(jīng)由凸緣21連接。另外，真空容器10與凸緣21之間例如經(jīng)由陶瓷導(dǎo)管23等絕緣物連接，以便能夠施加加速電壓(對(duì)加速電極20施加的電壓)。
[0043]加速電極20被施加有電壓，以使通過中間電極19后的離子加速。加速電極20被保持在安裝于RFQ50的凸緣21。
[0044]并且，本實(shí)施方式所涉及的離子源具備真空密封用盤(真空密封板)24。真空密封用盤24與致動(dòng)器25連接。
[0045]如圖1所示，致動(dòng)器25例如在輸送管17的靠RFQ50側(cè)的端部與小孔18之間對(duì)真空密封用盤24進(jìn)行直線驅(qū)動(dòng)。
[0046]由此，真空密封用盤24對(duì)小孔18 (即輸送部)進(jìn)行密封，以便例如以小孔18 (真空容器10的靠RFQ50側(cè)的側(cè)壁)為邊界將真空容器10側(cè)與RFQ50側(cè)的真空(狀態(tài))分離。
[0047]換言之，真空密封用盤24對(duì)相比小孔18靠RFQ50側(cè)的真空進(jìn)行密封。另外，致動(dòng)器25能夠經(jīng)由使用帶導(dǎo)入端子的凸緣等引出至真空外的電纜26進(jìn)行控制。
[0048]真空密封用盤24由引導(dǎo)件27以及按壓用的彈性體(例如彈簧等)28保持。
[0049]此處，如上所述，在離子源中，激光始終照射至靶材13的新的面，因此，例如在對(duì)靶材13的所有的面照射了激光的情況下，需要將配置在真空容器10內(nèi)的靶材13更換成新的靶材13。
[0050]以下對(duì)在本實(shí)施方式所涉及的離子源中更換靶材13時(shí)的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。
[0051]在本實(shí)施方式中，通過使用致動(dòng)器