ホロ-陰極型高融点金属イオン源の開発

1990 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 63880003
• 研究機関: 東海大学
• 研究代表者: 高山 一男 東海大学, 開発技術研究所, 教授 (20023690)
• 研究分担者: 山川 洋幸 日本真空技術(株), 技術開発部, 部長 ; 利根川 昭 東海大学, 理学部物理学科, 助手 (90197905) ; 砂子 克彦 東海大学, 理学部物理学科, 教授 (50056016) ; 矢部 栄二 東海大学, 開発技術研究所, 教授 (70056018)
• キーワード: イオン源 / ダブルホロ-陰極 / 高融点金属 / 新しいスパッタモ-ド / 金属イオン生成比 / 大電流 / イオンビ-ム

研究概要

平成2年度は、主として新型ダブルホロ-陰極型高融点金属イオン源の放電特性とイオンビ-ム引き出し測定を行ない、このイオン源の性能評価を行った。また製作した装置(90ﾟ型質量分析器)の性能試験も同時に行った。
1.このダブルホロ-陰極型金属イオン源の放電状態は、高融点金属材料の第2ホロ-陰極の形状、スパッタ電圧及び磁場強度を変化させることにより、従来のスパッタモ-ドから、電離を伴う新しいスパッタモ-ドへ移行する。
2.ここで発見した新しいスパッタモ-ドは、第2ホロ-陰極内で高融点金属(Mo、Ta)を効率よく、スパッタ及び電離することができる(金属イオン生成比は50%以上)。
3.このダブルホロ-陰極型高融点金属イオン源では、スパッタ電圧及び磁場強度を変化させることにより、放電状態、金属イオン生成の制御が容易である。
現在、このダブルホロ-陰極型高融点金属イオン源を用い、Mo、Ta等の金属イオン生成比が50%程度、引き出し電圧20kVで、全イオン電流9mA(電流密度72mA/cm^2)のイオンビ-ムが得られている。ここで得られたイオン源の性能は、今まで開発されたスパッタ型金属イオン源の性能をはるかに上回るものである(電流値で4倍、金属イオン生成比で3〜5倍)。またここで得られた結果を基に、さらに大電流化、高効率化、大面積化を行うためのイオン源の提案も行った。これらの成果は、金属イオンビ-ムを用いた応用技術に大きく貢献できるものと考えている。

研究成果

• [文献書誌] H.Taguchi,J.Ono,A.Tonegawa,K.Takayama: "“Discharge Characteristics of Double Hollow Cathode Metal Ion Source"" 第8回プラズマプロセシング研究会. 1. 101-104 (1991)
• [文献書誌] A.Tonegawa,H.Taguchi,J.Ono,K.Takayama,: "“Double Hollow Cathode Metal Ion Source"" 第1回粒子線の先端的応用技術に関するワ-クショップ. 1. 41-44 (1990)
• [文献書誌] A.Tonegawa,H.Taguchi,K.Takayama,: "“Double Hollow Cathode Ion Source for Metal IonーBeam Productions"" Nucl.Inst.& Meth.(1991)
• [文献書誌] A.Tonegawa,and K.Takayama,: "“Characteristics of LaB_6 Hollow Cathode in GlowーArc Transition"" Physical Review,. 42. 4898-4907 (1990)
• [文献書誌] A.Tonegawa,and K.Takayama,: "“Special Feature of Electron Energy Distribution Function of LaB_6 Hollow Cathode in GlowーArc Transition"" Phys.Lett.A,. 44. 179-182 (1990)
• [文献書誌] H.Taguchi,A.Tonegawa,K.Takayama,: "“Double Hollow Cathode lon Source for Metal Ion Production of Refractory Materials"" Proc.13th.Sympo.on ISIAT'90,. 1. 71-74 (1990)