[发明专利]离子源

说明书

技术领域

本发明涉及一种离子源，所述离子源通过对靶进行激光照射产生等离子体而输出离子束。

背景技术

利用激光的离子源通过将会聚激光束照射到固态靶生成等离子体，并且然后通过激光能量使得所述靶的元素蒸发和电离。所生成的等离子体维持它们的状态并且传输到加速器的入口，以通过差电势使得仅离子进入加速器并且然后作为离子束输出(参考专利文献1，2)。然而众所周知的是如果正离子的化合价较高的或其质量较小，则加速器的离子加速度更高。同样利用激光的离子源能有效地生成多价正离子。

[引文列表]

[专利文献]

[专利文献1]日本专利号No.3713524

[专利文献2]JP2009-37764A

发明内容

发明要解决的问题

然而，除了多价正离子之外，从利用激光的离子源输出的离子束包含高比率的杂质，例如具有大质量的簇离子和具有低化合价的正离子。因为这个原因，存在的问题是如果由低纯度的多价离子形成的离子束进入线性加速器，则杂质污染所述线性加速器(FRQ)。

考虑这种情况作出本发明，并且本发明提供了能够输出具有高纯度的多价正离子的离子束的离子源。

附图说明

图1是示出了根据本发明的离子源的第一实施例的方框图。

图2是示出了根据本发明的离子源的第二实施例的方框图。

图3A是示出了在第二电源被设定为0(E₂＝0V)的条件下，从离子源输出的离子电流的分布相对于离子的每一化合价的示意图。

图3B是示出了在第二电源运行的条件下，从离子源输出的离子电流的分布相对于离子的每一化合价的示意图。

具体实施方式

[第一实施例]

在下文中，将参考附图来描述本发明的实施例。

如图1中所示，离子源10包括：靶12，通过由激光13照射形成的等离子体从靶12而生成电子和正离子；第一电源(第一电压E1)，其将靶12的电势设置为高于正离子的目的地(对应于图1中的加速通道18)的电势；以及第二电源(第二电压E1)，其将从靶12到目的地18的路径(对应于图1中的滤波器电极15)的电势设置为高于靶12的电势。

电离室11将靶12容纳在抽空的内部空间中，电离室11具有被设置为与靶12的电势相同的电势。

激光照射构件(未示出)被设置在电离室11的外部。激光13通过设置在电离室11的表面上的透明窗口，进入所述内部空间以照射靶12的表面。聚光器(未示出)安装在电离室11的内部或外部。激光13在通过透明窗口之前或之后由所述聚光器聚光。

通过照射的激光13的能量，靶12的元素蒸发、电离并且进而产生等离子体14。等离子体14处于其中靶12的蒸发的元素被电离成正离子和电子的状态，并且整体变为电中性。

除了期望的多价正离子之外，等离子体14包含杂质，例如具有大质量的簇离子和具有低化合价的正离子。

如果正离子的化合价更高或其质量更小，则等离子体14中的正离子以更大的初始速度从靶12的表面跳出。等离子体14从激光照射点射出并且朝着垂直于靶的束方向X扩展开来。

滤波器电极15被设置在从靶12的下游侧到线性加速器17的上游侧的束方向X的路径上。滤波器电极15的形式可以采用管形、平板形等，如果在中心处具有用于正离子的通过口，则滤波器电极15的形式无需特别限制。

在离子源10中生成的等离子体14通过连通路径16，并且进入线性加速器17。连通路径16是电绝缘的，因为电离室11和线性加速器17之间的电势不同。等离子体14进入线性加速器17，电子被分离，并且正离子在加速通道18中被加速。

在图1中所示的电源电路中，靶12被施加靶电压(E₀+E₁)，其中第一电压E₁被添加至偏置电压E₀。滤波器电极15被施加滤波器电压(E₀+E₁+E₂)，其中第二电压E₂被添加至靶电压(E₀+E₁)。与此同时偏置电压E₀可充分地等于0V。