JP2995582B2 - 液体金属イオン源 - Google Patents
液体金属イオン源Info
- Publication number
- JP2995582B2 JP2995582B2 JP2339871A JP33987190A JP2995582B2 JP 2995582 B2 JP2995582 B2 JP 2995582B2 JP 2339871 A JP2339871 A JP 2339871A JP 33987190 A JP33987190 A JP 33987190A JP 2995582 B2 JP2995582 B2 JP 2995582B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cesium
- ion source
- alloy
- liquid
- liquid metal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 title claims description 12
- 229910052792 caesium Inorganic materials 0.000 claims description 39
- TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N caesium atom Chemical compound [Cs] TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 39
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 26
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 17
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 16
- 238000005275 alloying Methods 0.000 claims description 14
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 13
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 12
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000011591 potassium Substances 0.000 claims description 9
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims description 8
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 8
- 229910052701 rubidium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- IGLNJRXAVVLDKE-UHFFFAOYSA-N rubidium atom Chemical compound [Rb] IGLNJRXAVVLDKE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- 229910000799 K alloy Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 description 4
- 238000010587 phase diagram Methods 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 3
- 229910000528 Na alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000544 Rb alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- BVWZFGDFKQCHAN-UHFFFAOYSA-N [Na].[Cs] Chemical compound [Na].[Cs] BVWZFGDFKQCHAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001004 secondary ion mass spectrometry Methods 0.000 description 2
- QZRLETONGKUVFA-UHFFFAOYSA-N [K].[Cs] Chemical compound [K].[Cs] QZRLETONGKUVFA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 230000000779 depleting effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- -1 potassium Chemical class 0.000 description 1
- 238000010206 sensitivity analysis Methods 0.000 description 1
- 229910002058 ternary alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、二次イオン質量分析などに利用される高輝
度な微細イオンビーム径をもつセシウムをイオン種とす
る液体金属イオン源に関するものである。
度な微細イオンビーム径をもつセシウムをイオン種とす
る液体金属イオン源に関するものである。
本発明は液体金属イオン源において、イオン源にセシ
ウムと、カリウム、ナトリウム、ルビジウムの一種以上
を合金化する機構を持ち、合金化により低融点化し液体
化したセシウム合金液体を冷却してイオン化物質として
用いることにより、合金化がイオン源で行えるため異物
の混入の機会が少なくなり合金液体の取扱が簡易とな
り、更にセシウム単独の場合よりセシウムの蒸気圧を低
下させ、長時間安定に作動するセシウムをイオン種とす
る液体金属イオン源を実用化することを目的としてい
る。
ウムと、カリウム、ナトリウム、ルビジウムの一種以上
を合金化する機構を持ち、合金化により低融点化し液体
化したセシウム合金液体を冷却してイオン化物質として
用いることにより、合金化がイオン源で行えるため異物
の混入の機会が少なくなり合金液体の取扱が簡易とな
り、更にセシウム単独の場合よりセシウムの蒸気圧を低
下させ、長時間安定に作動するセシウムをイオン種とす
る液体金属イオン源を実用化することを目的としてい
る。
液体金属を針状エミッタを用い高電界によりイオン化
する液体金属イオン源は高輝度、微細イオンビーム径と
いう特徴をもっており、カリウムなど融点が低く、かつ
液体状態で蒸気圧の低い金属では実用化されている。
する液体金属イオン源は高輝度、微細イオンビーム径と
いう特徴をもっており、カリウムなど融点が低く、かつ
液体状態で蒸気圧の低い金属では実用化されている。
セシウムをイオン種とするイオン源はセシウムの液体
状態での蒸気圧が高いため液体金属イオン源は実用化さ
れていなかった。
状態での蒸気圧が高いため液体金属イオン源は実用化さ
れていなかった。
本発明では上記課題を解決するためにイオン源にセシ
ウムと、カリウム、ナトリウム、ルビジウムの一種以上
を合金化する機構を設けることにより、イオン化物質と
して低融点のセシウム合金液体を形成し、この合金液体
を冷却して用いる。
ウムと、カリウム、ナトリウム、ルビジウムの一種以上
を合金化する機構を設けることにより、イオン化物質と
して低融点のセシウム合金液体を形成し、この合金液体
を冷却して用いる。
セシウムをカリウム、ナトリウム、ルビジウムの一種
以上と合金化することにより融点が低下し、このセシウ
ム合金液体をセシウムの融点（約30℃）以下に冷却する
ことにより蒸気圧が低下する。
以上と合金化することにより融点が低下し、このセシウ
ム合金液体をセシウムの融点（約30℃）以下に冷却する
ことにより蒸気圧が低下する。
以下本発明の実施例により説明する。
第１図、第２図及び第３図は本発明のセシウム合金の
特性を説明する概念的説明図であり、セシウムとカリウ
ム、ナトリウムおよびルビジウムの各々の状態図を示
す。
特性を説明する概念的説明図であり、セシウムとカリウ
ム、ナトリウムおよびルビジウムの各々の状態図を示
す。
50原子％セシウム−50原子％ルビジウム合金で−９
℃、50原子％セシウム−50原子％カリウム合金で−37.5
℃、75％セシウム−ナトリウム合金で−29℃まで融点が
低下することがわかる。
℃、50原子％セシウム−50原子％カリウム合金で−37.5
℃、75％セシウム−ナトリウム合金で−29℃まで融点が
低下することがわかる。
セシウム−カリウム合金にナトリウムを加えた三元系
合金では更に融点を下げることが可能である。
合金では更に融点を下げることが可能である。
次にセシウム金属の融点付近及び50原子％セシウム−
50原子％ルビジウム合金の０℃での蒸気圧はそれぞれ約
10-6mmHg、10-7mmHgであった。
50原子％ルビジウム合金の０℃での蒸気圧はそれぞれ約
10-6mmHg、10-7mmHgであった。
また75原子％セシウム−25原子％カリウム合金の−10
℃、50原子％セシウム−50原子％カリウム合金の−10℃
および−20℃における蒸気圧はそれぞれ約10-8mmHg、約
10-8mmHg、10-9mmHgであった。
℃、50原子％セシウム−50原子％カリウム合金の−10℃
および−20℃における蒸気圧はそれぞれ約10-8mmHg、約
10-8mmHg、10-9mmHgであった。
75％セシウム−ナトリウム合金では−10℃および−20
℃における蒸気圧はそれぞれ約10-8mmHg、10-9mmHgであ
った。
℃における蒸気圧はそれぞれ約10-8mmHg、10-9mmHgであ
った。
合金化で融点を下げることにより、セシウム金属の融
点付近の蒸気圧より低い蒸気圧を得ることができ、冷却
温度が低下するに従い蒸気圧も低下することがわかる。
点付近の蒸気圧より低い蒸気圧を得ることができ、冷却
温度が低下するに従い蒸気圧も低下することがわかる。
第３図に液体金属イオン源の一実施例の断面図を示
す。
す。
合金液体１はリザーバ２に貯蔵されタングステン針製
のエミッタ３に供給される。
のエミッタ３に供給される。
リザーバ２は冷却体４に覆われ所定の温度に冷却され
る。
る。
冷却温度によりエミッタへの合金液体の流量制御も可
能である。
能である。
またエミッタの先端は合金液体で十分漏らす必要があ
るが、融点より50℃〜100℃程度高い温度で一時間程度
保持することで可能である。
るが、融点より50℃〜100℃程度高い温度で一時間程度
保持することで可能である。
合金化のためには合金化容器６が設けられ周囲に形成
されたヒータ７により加熱され超音波源８により攪はん
される。このようにして得られた合金液体１は加圧され
フィルター９により異物を除去し、オリフィス10を通じ
てリザーバ２に供給される。合金化がイオン源で行える
ため異物の混入の機会が少なくなり、合金液体の取扱も
簡易となる。
されたヒータ７により加熱され超音波源８により攪はん
される。このようにして得られた合金液体１は加圧され
フィルター９により異物を除去し、オリフィス10を通じ
てリザーバ２に供給される。合金化がイオン源で行える
ため異物の混入の機会が少なくなり、合金液体の取扱も
簡易となる。
なお液体の攪はんはほかに電磁気的方法などでもかま
わない。
わない。
このようにしてリザーバ２に供給され更にエミッタ３
に供給された合金液体１は対向して設けられた引き出し
電極５により10kv前後のイオン引き出し電圧がかけられ
る。
に供給された合金液体１は対向して設けられた引き出し
電極５により10kv前後のイオン引き出し電圧がかけられ
る。
上記液体金属イオン源をセシウム金属を用いて10-8mm
Hgの真空度で35℃で作動させた。
Hgの真空度で35℃で作動させた。
この場合セシウムの液体状態での蒸気圧が高く、余分
なセシウムの蒸気によりセシウムがイオン源の絶縁部に
付着したり、早期にセシウムが消耗したりして長時間作
動させることができず、イオン源のセシウムにより汚染
もひどかった。
なセシウムの蒸気によりセシウムがイオン源の絶縁部に
付着したり、早期にセシウムが消耗したりして長時間作
動させることができず、イオン源のセシウムにより汚染
もひどかった。
一方、50原子％セシウム−50原子％カリウム合金を10
-8mmHgの真空度で−10℃及び−20℃で作動させた場合は
上記のような問題は生ぜず、特に−20℃では、遥かに長
時間の作動が可能であった。
-8mmHgの真空度で−10℃及び−20℃で作動させた場合は
上記のような問題は生ぜず、特に−20℃では、遥かに長
時間の作動が可能であった。
他の組成のセシウム合金でも同様の結果がえられた。
上記の場合セシウムのほかにカリウム等の他のイオン
も生じるので、質量分離器でセシウム（Cs+）以外は除
去した。
も生じるので、質量分離器でセシウム（Cs+）以外は除
去した。
セシウム金属単体の場合に比べてセシウム合金を使用
した場合Csn +（ｎ＞２）のかたちのクラスターイオンが
少ないという特徴もある。
した場合Csn +（ｎ＞２）のかたちのクラスターイオンが
少ないという特徴もある。
冷却温度は−10℃以上でもかまわないが、二次イオン
質量分析などで、高感度な分析を行うには10-8mmHg以下
の蒸気圧が好ましく、−10℃以下で作動させることが好
ましい。
質量分析などで、高感度な分析を行うには10-8mmHg以下
の蒸気圧が好ましく、−10℃以下で作動させることが好
ましい。
なお、本発明に使用できるイオン源の構造は実施例に
はもちろん限定されない。
はもちろん限定されない。
以上述べたように本発明によればイオン源にセシウム
と、カリウム、ナトリウム、ルビジウムの一種以上を合
金化する機構を持つことにより合金化がイオン源で行え
るため異物の混入の機会が少なくなり合金液体の取扱も
簡易となる。
と、カリウム、ナトリウム、ルビジウムの一種以上を合
金化する機構を持つことにより合金化がイオン源で行え
るため異物の混入の機会が少なくなり合金液体の取扱も
簡易となる。
また、合金化により低融点化し液体化したセシウム合
金液体を冷却してイオン化物質として用いることによ
り、セシウム金属の融点付近の蒸気圧よりはるかに低い
蒸気圧を得ることができ、従ってセシウムがイオン源の
絶縁部に付着したり、早期にセシウムが消耗したりして
長時間作動を妨げることがなく、セシウムをイオン種と
する高輝度、微細イオンビーム径の液体金属イオン源を
実用に供することができる。
金液体を冷却してイオン化物質として用いることによ
り、セシウム金属の融点付近の蒸気圧よりはるかに低い
蒸気圧を得ることができ、従ってセシウムがイオン源の
絶縁部に付着したり、早期にセシウムが消耗したりして
長時間作動を妨げることがなく、セシウムをイオン種と
する高輝度、微細イオンビーム径の液体金属イオン源を
実用に供することができる。
【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の実施例を説明するためのセシウムとカ
リウムの状態図、第２図は別の実施例を説明するための
セシムウとナトリウムの状態図、第３図は別の実施例を
説明するためのセシウムとルビジウムの状態図を示し、
第４図は液体金属イオン源の一実施例の断面図である。 １……合金液体 ２……リザーバ ３……エミッタ ４……冷却体 ５……引出し電極 ６……合金化容器 ７……ヒータ ８……超音波源 ９……フィルター 10……オリフィス
リウムの状態図、第２図は別の実施例を説明するための
セシムウとナトリウムの状態図、第３図は別の実施例を
説明するためのセシウムとルビジウムの状態図を示し、
第４図は液体金属イオン源の一実施例の断面図である。 １……合金液体 ２……リザーバ ３……エミッタ ４……冷却体 ５……引出し電極 ６……合金化容器 ７……ヒータ ８……超音波源 ９……フィルター 10……オリフィス
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−301941（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−121536（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−105148（ＪＰ，Ａ) 日本学術振興会第132委員会編，電 子・イオンビームハンドブック（第２ 版），日刊工業新聞社，昭和61年９月25 日，Ｐ．225 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01J 27/00 - 27/26 H01J 37/08
Claims (1)
- 【請求項１】セシウムと、カリウム、ナトリウム、ルビ
ジウムの一種以上とを合金化する機構を持ち、合金化に
より低融点化し液体化したセシウム合金液体をイオン化
物質とすることを特徴とするセシウムをイオン種とする
液体金属イオン源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2339871A JP2995582B2 (ja) | 1990-11-29 | 1990-11-29 | 液体金属イオン源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2339871A JP2995582B2 (ja) | 1990-11-29 | 1990-11-29 | 液体金属イオン源 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04206243A JPH04206243A (ja) | 1992-07-28 |
| JP2995582B2 true JP2995582B2 (ja) | 1999-12-27 |
Family
ID=18331613
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2339871A Expired - Fee Related JP2995582B2 (ja) | 1990-11-29 | 1990-11-29 | 液体金属イオン源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2995582B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018044370A2 (en) * | 2016-05-20 | 2018-03-08 | Terrapower, Llc | Sodium-cesium vapor trap system and method |
| CN207038182U (zh) | 2017-03-29 | 2018-02-23 | 泰拉能源有限责任公司 | 铯收集器 |
| US11626213B2 (en) | 2019-08-23 | 2023-04-11 | Terrapower, Llc | Sodium vaporizer and methods |
-
1990
- 1990-11-29 JP JP2339871A patent/JP2995582B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 日本学術振興会第１３２委員会編，電子・イオンビームハンドブック（第２版），日刊工業新聞社，昭和６１年９月２５日，Ｐ．２２５ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04206243A (ja) | 1992-07-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4367429A (en) | Alloys for liquid metal ion sources | |
| JPS62139227A (ja) | 液体金属イオン源 | |
| JPS5914218B2 (ja) | イオンビ−ム発生装置 | |
| NL7905720A (nl) | Werkwijze voor het verbeteren van schakelkontakten, in het bijzonder voor vakuumschakelaars. | |
| JP2995582B2 (ja) | 液体金属イオン源 | |
| Wroe | The magnetic stabilization of low pressure dc arcs | |
| US2204391A (en) | Cathode for electron discharge devices | |
| Hesse et al. | Development of a cobalt liquid alloy ion source | |
| JP2995581B2 (ja) | 液体金属イオン源 | |
| JP2952508B2 (ja) | イオン源装置とその構成方法 | |
| JPH0622094B2 (ja) | 液体金属イオン源 | |
| US4629931A (en) | Liquid metal ion source | |
| US2208920A (en) | Cathode for electron discharge devices | |
| US1663561A (en) | Electron-discharge device | |
| JPS5842150A (ja) | イオン注入装置用イオン源 | |
| US1752747A (en) | Electron-discharge device and getter therefor | |
| JP2712539B2 (ja) | 電子ビーム蒸着源 | |
| JPS5842149A (ja) | セシウムイオン源 | |
| JPH04206237A (ja) | 液体金属イオン源 | |
| US5006715A (en) | Ion evaporation source for tin | |
| JPS61248335A (ja) | 液体金属イオン源 | |
| JPS59191225A (ja) | 液体金属イオン種合金 | |
| JPS61101938A (ja) | 液体金属イオン源 | |
| JP2003123659A (ja) | 液体金属イオン源 | |
| JPS6122537A (ja) | 液体金属イオン源 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |