イオン源
【課題】 安全かつ長寿命であるイオン源を提供する。
【解決手段】 イオン源１は、円形薄板又は芯線からなるアノード電極２と、その一端３ａと他端３ｂとの間に円環形状又は円筒形状に形成された本体部３ｃを有し、該本体部３ｃの中心軸上にアノード電極２を位置させるカソード電極３と、該カソード電極３の一端と他端との間に電源供給して加熱する加熱電源４と、アノード電極２の電位がカソード電極３の電位より高くなるように、アノード電極２とカソード電極３との間に電圧を印加する主電源５と、を備える。
【解決手段】 イオン源１は、円形薄板又は芯線からなるアノード電極２と、その一端３ａと他端３ｂとの間に円環形状又は円筒形状に形成された本体部３ｃを有し、該本体部３ｃの中心軸上にアノード電極２を位置させるカソード電極３と、該カソード電極３の一端と他端との間に電源供給して加熱する加熱電源４と、アノード電極２の電位がカソード電極３の電位より高くなるように、アノード電極２とカソード電極３との間に電圧を印加する主電源５と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イオンモビリティースペクトロメーター等に用いることが可能なイオン源に関する。
【背景技術】
【０００２】
イオンモビリティースペクトロメーター（以下、ＩＭＳと記載する。）とは、分析対象であるサンプルガスをイオン源によりイオン化して、その移動度を測定することで、当該サンプルガスの分析を行うものである。
【０００３】
前記イオン源としては、特許文献１に開示されるように、Ｎｉ−６３等の放射性同位元素より発せられたβ線を利用するものが使用されている。このイオン源では、前記放射性同位元素より発せられたβ線をアルゴン等のキャリアガス及びサンプルガスに照射することで、それらをイオン化する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−８７９７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示されるイオン源は、放射性同位元素を使用しているため危険であり、その製造も法律により規制されているので特定の施設にて行う必要がある。また、放射性同位元素からのβ線の放射は止めることができず、当該イオン源を使用していない状態であっても、当該放射性同位元素の半減期に基づきβ線の放射量は減衰する。従って、前記イオン源は、使用頻度にかかわらず、所定の時間を経過することで寿命に達してしまうという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであって、安全かつ長寿命であるイオン源を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載のイオン源は、円形薄板又は芯線からなるアノード電極と、その一端と他端との間に円環形状又は円筒形状に形成された本体部を有し、該本体部の中心軸上に前記アノード電極を位置させるカソード電極と、該カソード電極の一端と他端との間に電流を流して加熱する加熱電源と、前記アノード電極の電位が前記カソード電極の電位より高くなるように、前記アノード電極と前記カソード電極との間に電圧を印加する主電源と、を備えることを特徴としている。
【０００８】
請求項２に記載のイオン源は、円形薄板又は芯線からなるアノード電極と、トリア入りのタングステンにより構成され、その一端と他端との間に円環形状又は円筒形状に形成された本体部を有し、該本体部の中心軸上に前記アノード電極を位置させるカソード電極と、前記アノード電極の電位が前記カソード電極の電位より高くなるように、前記アノード電極と前記カソード電極との間に電圧を印加する主電源と、を備えることを特徴としている。
【０００９】
請求項３に記載のイオン源は、円形薄板又は芯線からなるアノード電極と、その一端と他端との間に円環形状又は円筒形状に形成された本体部を有し、該本体部の中心軸上に前記アノード電極を位置させるカソード電極と、前記アノード電極と前記カソード電極の本体部との間の空間にＸ線又は紫外線を照射する光源と、前記アノード電極の電位が前記カソード電極の電位より高くなるように、前記アノード電極と前記カソード電極との間に電圧を印加する主電源と、を備えることを特徴としている。
【００１０】
請求項４に記載のイオン源は、前記主電源が、外部から入力される同期信号に同期して、前記アノード電極と前記カソード電極との間にパルス電圧を印加することを特徴としている。
【００１１】
請求項５に記載のイオン源は、前記カソード電極の本体部より小径の円筒状であり、その中心軸が前記カソード電極の本体部の中心軸と一致するように配設される制御電極と、該制御電極に制御電圧を印加する制御電源と、を備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に記載のイオン源は、加熱電源により電流を流すことで加熱したカソード電極の本体部より電子を放出させる。放出された電子は、主電源により電圧を印加することで形成されたアノード電極とカソード電極の本体部との間の電界により、加速しつつアノード電極方向へ移動する。この際、電子はアノード電極とカソード電極の本体部との間に存在するガスに衝突しイオン化して、新たな電子を生じさせる。この新たな電子も含め、電子は、前記電界により加速されてアノード電極方向へ移動しイオン化を繰り返すので、アノード電極付近ではカスケードイオン化が生じる。従って、本イオン源では、高密度のイオンが得られるイオン化を安定して行うことができる。また、本イオン源は、放射性同位元素を使用しないので、安全かつ長寿命である。
【００１３】
請求項２に記載のイオン源は、トリア入りのタングステンにより構成されるカソード電極が、主電源によりアノード電極とカソード電極との間に電圧が印加されることで、本体部より電子を放出する。この放出された電子は、請求項１のイオン源と同様に、アノード電極とカソード電極の本体部との間の電界により加速しつつアノード電極方向に移動して、アノード電極付近でカスケードイオン化を生じさせる。従って、本イオン源は、請求項１のイオン源と同様に、高密度のイオンが得られるイオン化を安定して行うことができ、又安全かつ長寿命である。
【００１４】
請求項３に記載のイオン源は、アノード電極とカソード電極の本体部との間の空間に、光源よりＸ線又は紫外線を照射することにより、当該空間のガスをイオン化して電子を生じさせる。この生じた電子は、請求項１のイオン源と同様に、アノード電極とカソード電極の本体部との間の電界により加速しつつアノード電極方向に移動して、アノード電極付近でカスケードイオン化を生じさせる。従って、本イオン源は、請求項１のイオン源と同様に、高密度のイオンが得られるイオン化を安定して行うことができ、又安全かつ長寿命である。
【００１５】
請求項４に記載のイオン源は、主電源からアノード電極とカソード電極との間に印加される電圧が、同期信号に同期したパルス電圧であるので、当該同期信号を生成する外部機器と同期してイオン化を行うことができる。
【００１６】
請求項５に記載のイオン源は、制御電源より制御電極に印加する電圧を制御することで、アノード電極とカソード電極の本体部との間の電界の強度を変化させることができる。従って、本イオン源は、前記電界による電子の加速を変化させて、生成するイオンの量を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るイオン源の斜視図。
【図２】アノード電極を芯線として、制御電極を設けない場合のシミュレーションの結果を示す断面図。
【図３】アノード電極を円形の薄板として、制御電極を設けない場合のシミュレーションの結果を示す断面図。
【図４】アノード電極を円形の薄板として、制御電極を設けた場合のシミュレーションの結果を示す断面図。
【図５】印加電圧と放電電流との関係を示すグラフ。
【図６】本発明の第２の実施形態に係るイオン源の斜視図。
【図７】本発明の第３の実施形態に係るイオン源の斜視図。
【図８】本発明の第４の実施形態に係るイオン源の斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態を説明する。本発明の第１の実施形態に係るイオン源１は、図１に示すように、円形の薄板又は芯線からなるアノード電極２と、円環形状又は円筒形状のカソード電極３と、該カソード電極３に電源供給して加熱する加熱電源４と、アノード電極２とカソード電極３との間に電圧を印加する主電源５と、円筒状の制御電極６と、該制御電極６に制御電圧を印加する制御電源７とを備える。
【００１９】
前記イオン源１は、サンプルガスをイオン化したイオンを前方端の開口部８ａから導入してドリフトさせ、後方端のコレクタ８ｂにより検知して検知信号を生成するドリフトチューブ８と、ケーブル８ｃを介して入力端子９ａに入力された前記検知信号に基づき前記イオンの移動度を求めてサンプルガスの分析を行うコントローラ（外部機器）９とを備えたＩＭＳ１０のイオン源として使用されるものである。そのため、イオン源１は、そのアノード電極２、カソード電極３、制御電極６等が、大気圧程度のガス圧であるアルゴン等のキャリアガス及び分析対象となるサンプルガス雰囲気中に前記ドリフトチューブ８と共に置かれる。
【００２０】
前記アノード電極２は、金属により構成された薄板を円形に形成したものである。このアノード電極２は、前記カソード電極３との間に形成される電界の強度を当該アノード電極２付近で強くさせるために小径に形成されており、その直径は１０〜５０μｍ程度である。なお、アノード電極２は、より小径とするため、図２に示すように、前記主電源５との接続用のケーブル１１の芯線１１ａをそのまま使用して構成してもよい。
【００２１】
前記カソード電極３は、タングステン、又はトリア（酸化トリウム）入りのタングステンにより構成される。このカソード電極３は、一端３ａと他端３ｂとの間に、図１に示すような円環形状、又は前後方向に所定の幅を有する円筒形状に形成された本体部３ｃを有するように構成されたものである。前記本体部３ｃは、図２〜４に特によく表れているように、アノード電極２と前後方向の位置が一致すると共に、その中心軸上に当該アノード電極２が位置するように配置される。
【００２２】
前記加熱電源４は、直流電源により構成されており、カソード電極３の一端３ａと他端３ｂとの間に電流を流して、該カソード電極３の本体部３ｃを加熱することができる。この加熱電源４は、図１に示すように、出力端子４ａがカソード電極３の一端３ａに、アース端子４ｂがカソード電極３の他端３ｂ及びアースに、夫々接続されている。なお、加熱電源４は、カソード電極３を加熱する必要がない場合において設けなくてよく、この場合には、カソード電極３の他端３ｂをアースに直接接続する。
【００２３】
前記主電源５は、パルス電源により構成されており、アノード電極２とカソード電極３との間にパルス電圧を印加して、アノード電極２とカソード電極３の本体部３ｃとの間に電界を形成することができる。この主電源５は、出力端子５ａがケーブル１１を介してアノード電極２に、アース端子５ｂがアースに、同期信号入力端子５ｃがケーブル１２を介してコントローラ９の同期信号出力端子９ｂに、夫々接続されている。これにより、主電源５は、コントローラ９の同期信号出力端子９ｂより同期信号入力端子５ｃに入力される同期信号に同期して、アノード電極２とカソード電極３との間に、アノード電極２の電位がカソード電極３の電位より高くなるように、パルス電圧を印加することができる。
【００２４】
前記制御電極６は、金属により構成された前後方向に所定の幅を有する円筒形状を有するものである。この制御電極６は、アノード電極２より大径かつカソード電極３より小径である。又、制御電極６は、図４に特によく表れているように、中心軸がカソード電極３の本体部３ｃの中心軸と一致すると共に、その後方端６ａがアノード電極２及びカソード電極３の本体部３ｃより僅かに前方に位置するように配置される。
【００２５】
前記制御電源７は、直流電源により構成されており、制御電極６に制御電圧を印加して、アノード電極２とカソード電極３の本体部３ｃとの間に形成される電界を制御することができる。この制御電源７は、出力端子７ａがケーブル１３を介して制御電極６に、アース端子７ｂがアースに、夫々接続されている。なお、制御電源７は、アノード電極２とカソード電極３の本体部３ｃとの間に形成される電界を制御する必要がない場合において、制御電極６共々設けなくてよい。
【００２６】
以上のように構成されるイオン源１を使用する際には、まず、加熱電源４よりカソード電極３の一端３ａと他端３ｂとの間に電流を流して、該カソード電極３の本体部３ｃを加熱する。これにより、カソード電極３の本体部３ｃからは電子が放出される。なお、カソード電極３をトリア入りのタングステンにより構成した場合には、主電源５によりアノード電極２とカソード電極３との間にパルス電圧を印加した際に、カソード電極３の本体部３ｃより電子が放出されるので、この加熱を行う必要がない。
【００２７】
続いて、主電源５は、コントローラ９の同期信号出力端子９ｂから同期信号入力端子５ｃに送られた同期信号に同期して、アノード電極２とカソード電極３との間に、アノード電極２の電位がカソード電極３の電位より高くなるようにパルス電圧を印加し、アノード電極２とカソード電極３の本体部３ｃとの間に電界を形成する。この電界の強度は、アノード電極２が小径に形成されることにより、該アノード電極２付近で強くなる。このことは、図２〜４に示すシミュレーション結果にも表れている。なお、図２に示すシミュレーション結果は、アノード電極２を、芯線１１ａをそのまま利用して構成すると共に制御電極６を設けない場合であり、図３に示すシミュレーション結果は、アノード電極２を円形の薄板により構成すると共に制御電極６を設けない場合であり、夫々等電位線を示している。また、図４に示すシミュレーション結果は、アノード電極２を円形の薄板により構成すると共に制御電極６を設けた場合であり、電気力線を示している。なお、前記電界は、制御電源７より制御電極６に制御電圧を印加することで、その強度を変化させることができる。
【００２８】
カソード電極３の本体部３ｃより放出された電子は、図１に示すように、前記電界により、加速しつつアノード電極２方向へ移動する。この際、電子は、前記電界がアノード電極２の付近で強くなっていることに基づき、アノード電極２付近でより加速される。これにより、電子は、アノード電極２付近に位置している前記キャリアガス及び前記サンプルガスに衝突しイオン化して、新たな電子を生じさせる。この新たな電子も含め、電子は、前記電界により加速しつつアノード電極２方向へ移動してキャリアガス及びサンプルガスに衝突し、そのイオン化を繰り返す。これにより、アノード電極２付近では、カスケードイオン化が生じる。以上により、イオン源１では、高密度のイオンを得ることができる。
【００２９】
なお、イオン源１において高密度のイオンを得ることができることを確認する試験として、大気圧のキャリアガス（アルゴンガス）雰囲気中にイオン源１のアノード電極２、カソード電極３、制御電極６等を配置して、主電源５によりアノード電極２とカソード電極３との間に電圧を印加し、当該印加電圧に対するアノード電極２とカソード電極３との間に流れる放電電流の変化を測定した。この測定は、カソード電極３をタングステンにより構成して加熱電源４による加熱を行った場合と、カソード電極３をトリア入りタングステンにより構成して加熱電源４による加熱を行わなかった場合とについて行い、比較例としてカソード電極３をタングステンにより構成して加熱電源４による加熱を行わなかった場合についても行った。
【００３０】
その結果、図５に示すように、カソード電極３をタングステンにより構成して加熱電源４による加熱を行った場合及びカソード電極３をトリア入りタングステンにより構成して加熱電源４による加熱を行わなかった場合共に、比較例より、低い印加電圧で放電電流が流れ始めていることが明らかとなった。このことは、カソード電極３の本体部３ｃより放出された電子に基づき、アノード電極２の付近にてカスケードイオン化が生じていることを示すものである。
【００３１】
以上説明したイオン源１は、放射性同位元素を使用しないので安全かつ長寿命であり、高密度のイオンを得るイオン化を安定して行うことができる。
【００３２】
また、イオン源１は、主電源５からアノード電極２とカソード電極３とに印加される電圧が、ＩＭＳ１０のコントローラ９からの同期信号に同期したパルス電圧であり、前記コントローラ９に同期して高密度のイオンを生成することができる。これにより、ＩＭＳ１０では、コントローラ９にて、イオン源１でイオン化したサンプルガスのドリフトチューブ８内でのドリフト時間を正確に測定してその移動度を求め、分析を行うことができる。従って、イオン源１は、ＩＭＳ１０のイオン源として使用することにより、そのサンプルガスの分析の正確さを向上させることができる。
【００３３】
また、イオン源１は、制御電極６に印加する制御電圧を調整することでアノード電極２とカソード電極３の本体部３ｃとの間に形成される電界の強度を制御できるので、当該電界による電子の加速を変化させて、生成するイオンの量を制御することができる。
【００３４】
次に、本発明の第２の実施形態に係るイオン源２１を説明する。本発明の第２の実施形態に係るイオン源２１は、図６に示すように、イオン源１に対し、光源２２及び光源コントローラ２３が追加されたものである。
【００３５】
なお、イオン源２１では、カソード電極３より電子を放出させる必要がないので、カソード電極３をトリア入りのタングステンにより構成する必要はない。また、イオン源２１では、カソード電極３の本体部３ｃを加熱する必要がないので加熱電源４を設けなくてよく、この場合は、カソード電極３の他端３ｂを直接アースに接続する。
【００３６】
前記光源２２は、Ｘ線又は紫外線を放射するものであり、アノード電極２とカソード電極３の本体部３ｃとの間の空間に向けて、Ｘ線又は紫外線を放射できるように配設されている。
【００３７】
前記光源コントローラ２３は、前記光源２２に電源供給を行ってＸ線又は紫外線を放射させるものであり、出力端子２３ａがケーブル２４を介して光源２２に、アース端子２３ｂがアースに、夫々接続されている。
【００３８】
以上のように構成されるイオン源２１を使用する際には、まず、光源コントローラ２３より光源２２に電源供給して、光源２２よりＸ線又は紫外線を放射させる。この光源２２が放射したＸ線又は紫外線は、アノード電極２とカソード電極３の本体部３ｃとの間の空間に照射され、当該空間内のキャリアガス及びサンプルガスをイオン化して電子を発生させる。
【００３９】
続いて、イオン源１の場合と同様に、主電源５は、コントローラ９から送られる同期信号に同期して、アノード電極２とカソード電極３との間にパルス電圧を印加し、アノード電極２とカソード電極３の本体部３ｃとの間に電界を形成する。これにより、光源２２から放射されたＸ線又は紫外線によって、アノード電極２とカソード電極３の本体部３ｃとの間の空間内で発生した電子は、図６に示すように前記電界により加速されるので、アノード電極２付近では、イオン源１の場合と同様に、カスケードイオン化が生じる。以上により、イオン源２１では、イオン源１と同様に、高密度のイオンを得ることができ、ＩＭＳ１０のイオン源として好適に使用できる。
【００４０】
次に、本発明の第３の実施形態に係るイオン源３１を説明する。本発明の第３の実施形態に係るイオン源３１は、図７に示すように、イオン源１における主電源５及び制御電源７を、夫々、主電源３２及び制御電源３３に変更したものである。
【００４１】
前記主電源３２は、直流電源により構成されており、アノード電極２とカソード電極３との間に直流電圧を印加することができる。この主電源３２は、出力端子３２ａがケーブル１１を介してアノード電極２に、アース端子３２ｂがアースに、夫々接続されている。これにより、主電源３２は、アノード電極２とカソード電極３との間に、アノード電極２の電位がカソード電極３の電位より高くなるように、直流電圧を印加することができる。
【００４２】
前記制御電源３３は、同期信号に同期して出力する電圧の値を変更することができる電源により構成されており、制御電極６に制御電圧を印加することができる。この制御電源３３は、出力端子３３ａがケーブル１３を介して制御電極６に、アース端子３３ｂがアースに、同期信号入力端子３３ｃがケーブル１２を介してコントローラ９の同期信号出力端子９ｂに接続されている。これにより、制御電源３３は、コントローラ９の同期信号出力端子９ｂより同期信号入力端子３３ｃに入力される同期信号に同期して、制御電極６に印加する制御電圧の値を変化させることができる。
【００４３】
以上のように構成されるイオン源３１を使用する際には、まず、加熱電源４よりカソード電極３の一端３ａと他端３ｂとの間に電流を流して、カソード電極３の本体部３ｃを加熱して電子を放出させる。なお、カソード電極３をトリア入りタングステンにより構成した場合は、この加熱は不要である。
【００４４】
続いて、主電源３２によりアノード電極２とカソード電極３との間に直流電圧を印加してアノード電極２とカソード電極３の本体部３ｃとの間に電界を形成すると共に、当該電界をカソード電極３の本体部３ｃから放出された電子を加速しない強度に弱める制御電圧を、制御電源３３より制御電極６に印加する。この状態では、アノード電極２付近でのカスケードイオン化は生じない。
【００４５】
この状態にて、制御電源３３は、コントローラ９の同期信号出力端子９ｂから同期信号入力端子３３ｃに送られた同期信号に同期して、所定期間内だけ、制御電極６に印加する制御電圧の大きさを変化させて、主電源３２によりアノード電極２とカソード電極３の本体部３ｃとの間に形成された電界にてカソード電極３の本体部３ｃから放出された電子を加速できるようにする。
【００４６】
これにより、前記所定期間内においては、図７に示すようにカソード電極３の本体部３ｃから放出された電子が、前記電界により加速されるので、アノード電極２付近では、イオン源１の場合と同様に、カスケードイオン化が生じる。以上により、イオン源３１では、イオン源１と同様に、高密度のイオンを得ることができ、ＩＭＳ１０のイオン源として好適に使用できる。
【００４７】
次に、本発明の第４の実施形態に係るイオン源４１を説明する。本発明の第４の実施形態に係るイオン源４１は、図８に示すように、イオン源２１における主電源５及び光源コントローラ２３を、夫々、直流電源である前記主電源３２及び光源コントローラ４２に変更したものである。なお、イオン源４１では、カソード電極３の本体部３ｃから電子が放出されないようにする必要があるので、カソード電極３はトリア入りタングステンにより構成してはならず、また加熱電源４により加熱してもならない。
【００４８】
前記光源コントローラ４２は、同期信号に同期して前記光源２２に電源供給を行ってＸ線又は紫外線の放射を制御できる。この光源コントローラ４２は、出力端子４２ａがケーブル２４を介して光源２２に、アース端子４２ｂがアースに、同期信号入力端子４２ｃがケーブル１２を介してコントローラ９の同期信号出力端子９ｂと接続されている。これにより、光源コントローラ４２は、コントローラ９の同期信号出力端子９ｂより同期信号入力端子４２ｃに入力される同期信号に同期して、光源２２から放射されるＸ線又は紫外線を制御することができる。
【００４９】
以上のように構成されるイオン源４１を使用する場合には、主電源３２によりアノード電極２とカソード電極３との間に直流電圧を印加して、アノード電極２とカソード電極３の本体部３ｃとの間に電界を形成する。この際、光源コントローラ４２は、Ｘ線又は紫外線の放射が行われないように光源２２を制御しているので、アノード電極２付近でのカスケードイオン化は生じない。
【００５０】
この状態にて、光源コントローラ４２は、コントローラ９の同期信号出力端子９ｂから同期信号入力端子４２ｃに送られた同期信号に同期して、所定期間内だけ、光源２２よりＸ線又は紫外線を放射させる。この光源２２が放射したＸ線又は紫外線は、アノード電極２とカソード電極３の本体部３ｃとの間の空間に照射され、当該空間内のキャリアガス及びサンプルガスをイオン化して電子を発生させる。
【００５１】
これより、前記所定期間内においては、図８に示すように光源２２から放射されたＸ線又は紫外線によって、アノード電極２とカソード電極３の本体部３ｃとの間の空間内で発生した電子が、前記電界により加速されるので、アノード電極２付近では、イオン源１の場合と同様に、カスケードイオン化が生じる。以上により、イオン源４１では、イオン源１と同様に、高密度のイオンを得ることができ、ＩＭＳ１０のイオン源として好適に使用できる。
【００５２】
なお、本発明の実施の形態は上述の形態に限ることなく、本発明の思想の範囲を逸脱しない範囲で適宜変更することができる。例えば、イオン源１、２１、３１、４１において、コントローラ９との同期が不要であれば、主電源５、制御電源３３及び光源コントローラ４２夫々の同期信号入力端子５ｃ、３３ｃ、４２ｃと、コントローラ９の同期信号出力端子９ｂとをケーブル１２を介して接続する必要はない。
【００５３】
また、イオン源３１は、光源２２、光源コントローラ２３を備えてもよい。この場合において、イオン源３１は、カソード電極３の本体部３ｃより電子を放出させるかわりに、光源２２からのＸ線又は紫外線をアノード電極２とカソード電極３の本体部３ｃとの間の空間に照射して電子を発生させる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明に係るイオン源１、２１、３１、４１は、ＩＭＳのイオン源として好適に使用することができ、その他、イオン加速器、除電装置等のイオン源としても好適に使用することができる。
【符号の説明】
【００５５】
１、２１、３１、４１ イオン源
２ アノード電極
３ カソード電極
４ 加熱電源
５、３２ 主電源
６ 制御電極
７、３３ 制御電源
２２ 光源
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イオンモビリティースペクトロメーター等に用いることが可能なイオン源に関する。
【背景技術】
【０００２】
イオンモビリティースペクトロメーター（以下、ＩＭＳと記載する。）とは、分析対象であるサンプルガスをイオン源によりイオン化して、その移動度を測定することで、当該サンプルガスの分析を行うものである。
【０００３】
前記イオン源としては、特許文献１に開示されるように、Ｎｉ−６３等の放射性同位元素より発せられたβ線を利用するものが使用されている。このイオン源では、前記放射性同位元素より発せられたβ線をアルゴン等のキャリアガス及びサンプルガスに照射することで、それらをイオン化する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−８７９７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示されるイオン源は、放射性同位元素を使用しているため危険であり、その製造も法律により規制されているので特定の施設にて行う必要がある。また、放射性同位元素からのβ線の放射は止めることができず、当該イオン源を使用していない状態であっても、当該放射性同位元素の半減期に基づきβ線の放射量は減衰する。従って、前記イオン源は、使用頻度にかかわらず、所定の時間を経過することで寿命に達してしまうという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであって、安全かつ長寿命であるイオン源を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載のイオン源は、円形薄板又は芯線からなるアノード電極と、その一端と他端との間に円環形状又は円筒形状に形成された本体部を有し、該本体部の中心軸上に前記アノード電極を位置させるカソード電極と、該カソード電極の一端と他端との間に電流を流して加熱する加熱電源と、前記アノード電極の電位が前記カソード電極の電位より高くなるように、前記アノード電極と前記カソード電極との間に電圧を印加する主電源と、を備えることを特徴としている。
【０００８】
請求項２に記載のイオン源は、円形薄板又は芯線からなるアノード電極と、トリア入りのタングステンにより構成され、その一端と他端との間に円環形状又は円筒形状に形成された本体部を有し、該本体部の中心軸上に前記アノード電極を位置させるカソード電極と、前記アノード電極の電位が前記カソード電極の電位より高くなるように、前記アノード電極と前記カソード電極との間に電圧を印加する主電源と、を備えることを特徴としている。
【０００９】
請求項３に記載のイオン源は、円形薄板又は芯線からなるアノード電極と、その一端と他端との間に円環形状又は円筒形状に形成された本体部を有し、該本体部の中心軸上に前記アノード電極を位置させるカソード電極と、前記アノード電極と前記カソード電極の本体部との間の空間にＸ線又は紫外線を照射する光源と、前記アノード電極の電位が前記カソード電極の電位より高くなるように、前記アノード電極と前記カソード電極との間に電圧を印加する主電源と、を備えることを特徴としている。
【００１０】
請求項４に記載のイオン源は、前記主電源が、外部から入力される同期信号に同期して、前記アノード電極と前記カソード電極との間にパルス電圧を印加することを特徴としている。
【００１１】
請求項５に記載のイオン源は、前記カソード電極の本体部より小径の円筒状であり、その中心軸が前記カソード電極の本体部の中心軸と一致するように配設される制御電極と、該制御電極に制御電圧を印加する制御電源と、を備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に記載のイオン源は、加熱電源により電流を流すことで加熱したカソード電極の本体部より電子を放出させる。放出された電子は、主電源により電圧を印加することで形成されたアノード電極とカソード電極の本体部との間の電界により、加速しつつアノード電極方向へ移動する。この際、電子はアノード電極とカソード電極の本体部との間に存在するガスに衝突しイオン化して、新たな電子を生じさせる。この新たな電子も含め、電子は、前記電界により加速されてアノード電極方向へ移動しイオン化を繰り返すので、アノード電極付近ではカスケードイオン化が生じる。従って、本イオン源では、高密度のイオンが得られるイオン化を安定して行うことができる。また、本イオン源は、放射性同位元素を使用しないので、安全かつ長寿命である。
【００１３】
請求項２に記載のイオン源は、トリア入りのタングステンにより構成されるカソード電極が、主電源によりアノード電極とカソード電極との間に電圧が印加されることで、本体部より電子を放出する。この放出された電子は、請求項１のイオン源と同様に、アノード電極とカソード電極の本体部との間の電界により加速しつつアノード電極方向に移動して、アノード電極付近でカスケードイオン化を生じさせる。従って、本イオン源は、請求項１のイオン源と同様に、高密度のイオンが得られるイオン化を安定して行うことができ、又安全かつ長寿命である。
【００１４】
請求項３に記載のイオン源は、アノード電極とカソード電極の本体部との間の空間に、光源よりＸ線又は紫外線を照射することにより、当該空間のガスをイオン化して電子を生じさせる。この生じた電子は、請求項１のイオン源と同様に、アノード電極とカソード電極の本体部との間の電界により加速しつつアノード電極方向に移動して、アノード電極付近でカスケードイオン化を生じさせる。従って、本イオン源は、請求項１のイオン源と同様に、高密度のイオンが得られるイオン化を安定して行うことができ、又安全かつ長寿命である。
【００１５】
請求項４に記載のイオン源は、主電源からアノード電極とカソード電極との間に印加される電圧が、同期信号に同期したパルス電圧であるので、当該同期信号を生成する外部機器と同期してイオン化を行うことができる。
【００１６】
請求項５に記載のイオン源は、制御電源より制御電極に印加する電圧を制御することで、アノード電極とカソード電極の本体部との間の電界の強度を変化させることができる。従って、本イオン源は、前記電界による電子の加速を変化させて、生成するイオンの量を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るイオン源の斜視図。
【図２】アノード電極を芯線として、制御電極を設けない場合のシミュレーションの結果を示す断面図。
【図３】アノード電極を円形の薄板として、制御電極を設けない場合のシミュレーションの結果を示す断面図。
【図４】アノード電極を円形の薄板として、制御電極を設けた場合のシミュレーションの結果を示す断面図。
【図５】印加電圧と放電電流との関係を示すグラフ。
【図６】本発明の第２の実施形態に係るイオン源の斜視図。
【図７】本発明の第３の実施形態に係るイオン源の斜視図。
【図８】本発明の第４の実施形態に係るイオン源の斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態を説明する。本発明の第１の実施形態に係るイオン源１は、図１に示すように、円形の薄板又は芯線からなるアノード電極２と、円環形状又は円筒形状のカソード電極３と、該カソード電極３に電源供給して加熱する加熱電源４と、アノード電極２とカソード電極３との間に電圧を印加する主電源５と、円筒状の制御電極６と、該制御電極６に制御電圧を印加する制御電源７とを備える。
【００１９】
前記イオン源１は、サンプルガスをイオン化したイオンを前方端の開口部８ａから導入してドリフトさせ、後方端のコレクタ８ｂにより検知して検知信号を生成するドリフトチューブ８と、ケーブル８ｃを介して入力端子９ａに入力された前記検知信号に基づき前記イオンの移動度を求めてサンプルガスの分析を行うコントローラ（外部機器）９とを備えたＩＭＳ１０のイオン源として使用されるものである。そのため、イオン源１は、そのアノード電極２、カソード電極３、制御電極６等が、大気圧程度のガス圧であるアルゴン等のキャリアガス及び分析対象となるサンプルガス雰囲気中に前記ドリフトチューブ８と共に置かれる。
【００２０】
前記アノード電極２は、金属により構成された薄板を円形に形成したものである。このアノード電極２は、前記カソード電極３との間に形成される電界の強度を当該アノード電極２付近で強くさせるために小径に形成されており、その直径は１０〜５０μｍ程度である。なお、アノード電極２は、より小径とするため、図２に示すように、前記主電源５との接続用のケーブル１１の芯線１１ａをそのまま使用して構成してもよい。
【００２１】
前記カソード電極３は、タングステン、又はトリア（酸化トリウム）入りのタングステンにより構成される。このカソード電極３は、一端３ａと他端３ｂとの間に、図１に示すような円環形状、又は前後方向に所定の幅を有する円筒形状に形成された本体部３ｃを有するように構成されたものである。前記本体部３ｃは、図２〜４に特によく表れているように、アノード電極２と前後方向の位置が一致すると共に、その中心軸上に当該アノード電極２が位置するように配置される。
【００２２】
前記加熱電源４は、直流電源により構成されており、カソード電極３の一端３ａと他端３ｂとの間に電流を流して、該カソード電極３の本体部３ｃを加熱することができる。この加熱電源４は、図１に示すように、出力端子４ａがカソード電極３の一端３ａに、アース端子４ｂがカソード電極３の他端３ｂ及びアースに、夫々接続されている。なお、加熱電源４は、カソード電極３を加熱する必要がない場合において設けなくてよく、この場合には、カソード電極３の他端３ｂをアースに直接接続する。
【００２３】
前記主電源５は、パルス電源により構成されており、アノード電極２とカソード電極３との間にパルス電圧を印加して、アノード電極２とカソード電極３の本体部３ｃとの間に電界を形成することができる。この主電源５は、出力端子５ａがケーブル１１を介してアノード電極２に、アース端子５ｂがアースに、同期信号入力端子５ｃがケーブル１２を介してコントローラ９の同期信号出力端子９ｂに、夫々接続されている。これにより、主電源５は、コントローラ９の同期信号出力端子９ｂより同期信号入力端子５ｃに入力される同期信号に同期して、アノード電極２とカソード電極３との間に、アノード電極２の電位がカソード電極３の電位より高くなるように、パルス電圧を印加することができる。
【００２４】
前記制御電極６は、金属により構成された前後方向に所定の幅を有する円筒形状を有するものである。この制御電極６は、アノード電極２より大径かつカソード電極３より小径である。又、制御電極６は、図４に特によく表れているように、中心軸がカソード電極３の本体部３ｃの中心軸と一致すると共に、その後方端６ａがアノード電極２及びカソード電極３の本体部３ｃより僅かに前方に位置するように配置される。
【００２５】
前記制御電源７は、直流電源により構成されており、制御電極６に制御電圧を印加して、アノード電極２とカソード電極３の本体部３ｃとの間に形成される電界を制御することができる。この制御電源７は、出力端子７ａがケーブル１３を介して制御電極６に、アース端子７ｂがアースに、夫々接続されている。なお、制御電源７は、アノード電極２とカソード電極３の本体部３ｃとの間に形成される電界を制御する必要がない場合において、制御電極６共々設けなくてよい。
【００２６】
以上のように構成されるイオン源１を使用する際には、まず、加熱電源４よりカソード電極３の一端３ａと他端３ｂとの間に電流を流して、該カソード電極３の本体部３ｃを加熱する。これにより、カソード電極３の本体部３ｃからは電子が放出される。なお、カソード電極３をトリア入りのタングステンにより構成した場合には、主電源５によりアノード電極２とカソード電極３との間にパルス電圧を印加した際に、カソード電極３の本体部３ｃより電子が放出されるので、この加熱を行う必要がない。
【００２７】
続いて、主電源５は、コントローラ９の同期信号出力端子９ｂから同期信号入力端子５ｃに送られた同期信号に同期して、アノード電極２とカソード電極３との間に、アノード電極２の電位がカソード電極３の電位より高くなるようにパルス電圧を印加し、アノード電極２とカソード電極３の本体部３ｃとの間に電界を形成する。この電界の強度は、アノード電極２が小径に形成されることにより、該アノード電極２付近で強くなる。このことは、図２〜４に示すシミュレーション結果にも表れている。なお、図２に示すシミュレーション結果は、アノード電極２を、芯線１１ａをそのまま利用して構成すると共に制御電極６を設けない場合であり、図３に示すシミュレーション結果は、アノード電極２を円形の薄板により構成すると共に制御電極６を設けない場合であり、夫々等電位線を示している。また、図４に示すシミュレーション結果は、アノード電極２を円形の薄板により構成すると共に制御電極６を設けた場合であり、電気力線を示している。なお、前記電界は、制御電源７より制御電極６に制御電圧を印加することで、その強度を変化させることができる。
【００２８】
カソード電極３の本体部３ｃより放出された電子は、図１に示すように、前記電界により、加速しつつアノード電極２方向へ移動する。この際、電子は、前記電界がアノード電極２の付近で強くなっていることに基づき、アノード電極２付近でより加速される。これにより、電子は、アノード電極２付近に位置している前記キャリアガス及び前記サンプルガスに衝突しイオン化して、新たな電子を生じさせる。この新たな電子も含め、電子は、前記電界により加速しつつアノード電極２方向へ移動してキャリアガス及びサンプルガスに衝突し、そのイオン化を繰り返す。これにより、アノード電極２付近では、カスケードイオン化が生じる。以上により、イオン源１では、高密度のイオンを得ることができる。
【００２９】
なお、イオン源１において高密度のイオンを得ることができることを確認する試験として、大気圧のキャリアガス（アルゴンガス）雰囲気中にイオン源１のアノード電極２、カソード電極３、制御電極６等を配置して、主電源５によりアノード電極２とカソード電極３との間に電圧を印加し、当該印加電圧に対するアノード電極２とカソード電極３との間に流れる放電電流の変化を測定した。この測定は、カソード電極３をタングステンにより構成して加熱電源４による加熱を行った場合と、カソード電極３をトリア入りタングステンにより構成して加熱電源４による加熱を行わなかった場合とについて行い、比較例としてカソード電極３をタングステンにより構成して加熱電源４による加熱を行わなかった場合についても行った。
【００３０】
その結果、図５に示すように、カソード電極３をタングステンにより構成して加熱電源４による加熱を行った場合及びカソード電極３をトリア入りタングステンにより構成して加熱電源４による加熱を行わなかった場合共に、比較例より、低い印加電圧で放電電流が流れ始めていることが明らかとなった。このことは、カソード電極３の本体部３ｃより放出された電子に基づき、アノード電極２の付近にてカスケードイオン化が生じていることを示すものである。
【００３１】
以上説明したイオン源１は、放射性同位元素を使用しないので安全かつ長寿命であり、高密度のイオンを得るイオン化を安定して行うことができる。
【００３２】
また、イオン源１は、主電源５からアノード電極２とカソード電極３とに印加される電圧が、ＩＭＳ１０のコントローラ９からの同期信号に同期したパルス電圧であり、前記コントローラ９に同期して高密度のイオンを生成することができる。これにより、ＩＭＳ１０では、コントローラ９にて、イオン源１でイオン化したサンプルガスのドリフトチューブ８内でのドリフト時間を正確に測定してその移動度を求め、分析を行うことができる。従って、イオン源１は、ＩＭＳ１０のイオン源として使用することにより、そのサンプルガスの分析の正確さを向上させることができる。
【００３３】
また、イオン源１は、制御電極６に印加する制御電圧を調整することでアノード電極２とカソード電極３の本体部３ｃとの間に形成される電界の強度を制御できるので、当該電界による電子の加速を変化させて、生成するイオンの量を制御することができる。
【００３４】
次に、本発明の第２の実施形態に係るイオン源２１を説明する。本発明の第２の実施形態に係るイオン源２１は、図６に示すように、イオン源１に対し、光源２２及び光源コントローラ２３が追加されたものである。
【００３５】
なお、イオン源２１では、カソード電極３より電子を放出させる必要がないので、カソード電極３をトリア入りのタングステンにより構成する必要はない。また、イオン源２１では、カソード電極３の本体部３ｃを加熱する必要がないので加熱電源４を設けなくてよく、この場合は、カソード電極３の他端３ｂを直接アースに接続する。
【００３６】
前記光源２２は、Ｘ線又は紫外線を放射するものであり、アノード電極２とカソード電極３の本体部３ｃとの間の空間に向けて、Ｘ線又は紫外線を放射できるように配設されている。
【００３７】
前記光源コントローラ２３は、前記光源２２に電源供給を行ってＸ線又は紫外線を放射させるものであり、出力端子２３ａがケーブル２４を介して光源２２に、アース端子２３ｂがアースに、夫々接続されている。
【００３８】
以上のように構成されるイオン源２１を使用する際には、まず、光源コントローラ２３より光源２２に電源供給して、光源２２よりＸ線又は紫外線を放射させる。この光源２２が放射したＸ線又は紫外線は、アノード電極２とカソード電極３の本体部３ｃとの間の空間に照射され、当該空間内のキャリアガス及びサンプルガスをイオン化して電子を発生させる。
【００３９】
続いて、イオン源１の場合と同様に、主電源５は、コントローラ９から送られる同期信号に同期して、アノード電極２とカソード電極３との間にパルス電圧を印加し、アノード電極２とカソード電極３の本体部３ｃとの間に電界を形成する。これにより、光源２２から放射されたＸ線又は紫外線によって、アノード電極２とカソード電極３の本体部３ｃとの間の空間内で発生した電子は、図６に示すように前記電界により加速されるので、アノード電極２付近では、イオン源１の場合と同様に、カスケードイオン化が生じる。以上により、イオン源２１では、イオン源１と同様に、高密度のイオンを得ることができ、ＩＭＳ１０のイオン源として好適に使用できる。
【００４０】
次に、本発明の第３の実施形態に係るイオン源３１を説明する。本発明の第３の実施形態に係るイオン源３１は、図７に示すように、イオン源１における主電源５及び制御電源７を、夫々、主電源３２及び制御電源３３に変更したものである。
【００４１】
前記主電源３２は、直流電源により構成されており、アノード電極２とカソード電極３との間に直流電圧を印加することができる。この主電源３２は、出力端子３２ａがケーブル１１を介してアノード電極２に、アース端子３２ｂがアースに、夫々接続されている。これにより、主電源３２は、アノード電極２とカソード電極３との間に、アノード電極２の電位がカソード電極３の電位より高くなるように、直流電圧を印加することができる。
【００４２】
前記制御電源３３は、同期信号に同期して出力する電圧の値を変更することができる電源により構成されており、制御電極６に制御電圧を印加することができる。この制御電源３３は、出力端子３３ａがケーブル１３を介して制御電極６に、アース端子３３ｂがアースに、同期信号入力端子３３ｃがケーブル１２を介してコントローラ９の同期信号出力端子９ｂに接続されている。これにより、制御電源３３は、コントローラ９の同期信号出力端子９ｂより同期信号入力端子３３ｃに入力される同期信号に同期して、制御電極６に印加する制御電圧の値を変化させることができる。
【００４３】
以上のように構成されるイオン源３１を使用する際には、まず、加熱電源４よりカソード電極３の一端３ａと他端３ｂとの間に電流を流して、カソード電極３の本体部３ｃを加熱して電子を放出させる。なお、カソード電極３をトリア入りタングステンにより構成した場合は、この加熱は不要である。
【００４４】
続いて、主電源３２によりアノード電極２とカソード電極３との間に直流電圧を印加してアノード電極２とカソード電極３の本体部３ｃとの間に電界を形成すると共に、当該電界をカソード電極３の本体部３ｃから放出された電子を加速しない強度に弱める制御電圧を、制御電源３３より制御電極６に印加する。この状態では、アノード電極２付近でのカスケードイオン化は生じない。
【００４５】
この状態にて、制御電源３３は、コントローラ９の同期信号出力端子９ｂから同期信号入力端子３３ｃに送られた同期信号に同期して、所定期間内だけ、制御電極６に印加する制御電圧の大きさを変化させて、主電源３２によりアノード電極２とカソード電極３の本体部３ｃとの間に形成された電界にてカソード電極３の本体部３ｃから放出された電子を加速できるようにする。
【００４６】
これにより、前記所定期間内においては、図７に示すようにカソード電極３の本体部３ｃから放出された電子が、前記電界により加速されるので、アノード電極２付近では、イオン源１の場合と同様に、カスケードイオン化が生じる。以上により、イオン源３１では、イオン源１と同様に、高密度のイオンを得ることができ、ＩＭＳ１０のイオン源として好適に使用できる。
【００４７】
次に、本発明の第４の実施形態に係るイオン源４１を説明する。本発明の第４の実施形態に係るイオン源４１は、図８に示すように、イオン源２１における主電源５及び光源コントローラ２３を、夫々、直流電源である前記主電源３２及び光源コントローラ４２に変更したものである。なお、イオン源４１では、カソード電極３の本体部３ｃから電子が放出されないようにする必要があるので、カソード電極３はトリア入りタングステンにより構成してはならず、また加熱電源４により加熱してもならない。
【００４８】
前記光源コントローラ４２は、同期信号に同期して前記光源２２に電源供給を行ってＸ線又は紫外線の放射を制御できる。この光源コントローラ４２は、出力端子４２ａがケーブル２４を介して光源２２に、アース端子４２ｂがアースに、同期信号入力端子４２ｃがケーブル１２を介してコントローラ９の同期信号出力端子９ｂと接続されている。これにより、光源コントローラ４２は、コントローラ９の同期信号出力端子９ｂより同期信号入力端子４２ｃに入力される同期信号に同期して、光源２２から放射されるＸ線又は紫外線を制御することができる。
【００４９】
以上のように構成されるイオン源４１を使用する場合には、主電源３２によりアノード電極２とカソード電極３との間に直流電圧を印加して、アノード電極２とカソード電極３の本体部３ｃとの間に電界を形成する。この際、光源コントローラ４２は、Ｘ線又は紫外線の放射が行われないように光源２２を制御しているので、アノード電極２付近でのカスケードイオン化は生じない。
【００５０】
この状態にて、光源コントローラ４２は、コントローラ９の同期信号出力端子９ｂから同期信号入力端子４２ｃに送られた同期信号に同期して、所定期間内だけ、光源２２よりＸ線又は紫外線を放射させる。この光源２２が放射したＸ線又は紫外線は、アノード電極２とカソード電極３の本体部３ｃとの間の空間に照射され、当該空間内のキャリアガス及びサンプルガスをイオン化して電子を発生させる。
【００５１】
これより、前記所定期間内においては、図８に示すように光源２２から放射されたＸ線又は紫外線によって、アノード電極２とカソード電極３の本体部３ｃとの間の空間内で発生した電子が、前記電界により加速されるので、アノード電極２付近では、イオン源１の場合と同様に、カスケードイオン化が生じる。以上により、イオン源４１では、イオン源１と同様に、高密度のイオンを得ることができ、ＩＭＳ１０のイオン源として好適に使用できる。
【００５２】
なお、本発明の実施の形態は上述の形態に限ることなく、本発明の思想の範囲を逸脱しない範囲で適宜変更することができる。例えば、イオン源１、２１、３１、４１において、コントローラ９との同期が不要であれば、主電源５、制御電源３３及び光源コントローラ４２夫々の同期信号入力端子５ｃ、３３ｃ、４２ｃと、コントローラ９の同期信号出力端子９ｂとをケーブル１２を介して接続する必要はない。
【００５３】
また、イオン源３１は、光源２２、光源コントローラ２３を備えてもよい。この場合において、イオン源３１は、カソード電極３の本体部３ｃより電子を放出させるかわりに、光源２２からのＸ線又は紫外線をアノード電極２とカソード電極３の本体部３ｃとの間の空間に照射して電子を発生させる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明に係るイオン源１、２１、３１、４１は、ＩＭＳのイオン源として好適に使用することができ、その他、イオン加速器、除電装置等のイオン源としても好適に使用することができる。
【符号の説明】
【００５５】
１、２１、３１、４１ イオン源
２ アノード電極
３ カソード電極
４ 加熱電源
５、３２ 主電源
６ 制御電極
７、３３ 制御電源
２２ 光源
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円形薄板又は芯線からなるアノード電極と、
その一端と他端との間に円環形状又は円筒形状に形成された本体部を有し、該本体部の中心軸上に前記アノード電極を位置させるカソード電極と、
該カソード電極の一端と他端との間に電流を流して加熱する加熱電源と、
前記アノード電極の電位が前記カソード電極の電位より高くなるように、前記アノード電極と前記カソード電極との間に電圧を印加する主電源と、を備えることを特徴とするイオン源。
【請求項２】
円形薄板又は芯線からなるアノード電極と、
トリア入りのタングステンにより構成され、その一端と他端との間に円環形状又は円筒形状に形成された本体部を有し、該本体部の中心軸上に前記アノード電極を位置させるカソード電極と、
前記アノード電極の電位が前記カソード電極の電位より高くなるように、前記アノード電極と前記カソード電極との間に電圧を印加する主電源と、を備えることを特徴とするイオン源。
【請求項３】
円形薄板又は芯線からなるアノード電極と、
その一端と他端との間に円環形状又は円筒形状に形成された本体部を有し、該本体部の中心軸上に前記アノード電極を位置させるカソード電極と、
前記アノード電極と前記カソード電極の本体部との間の空間にＸ線又は紫外線を照射する光源と、
前記アノード電極の電位が前記カソード電極の電位より高くなるように、前記アノード電極と前記カソード電極との間に電圧を印加する主電源と、を備えることを特徴とするイオン源。
【請求項４】
前記主電源が、外部から入力される同期信号に同期して、前記アノード電極と前記カソード電極との間にパルス電圧を印加することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のイオン源。
【請求項５】
前記カソード電極の本体部より小径の円筒状であり、その中心軸が前記カソード電極の本体部の中心軸と一致するように配設される制御電極と、
該制御電極に制御電圧を印加する制御電源と、を備えることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のイオン源。
【請求項１】
円形薄板又は芯線からなるアノード電極と、
その一端と他端との間に円環形状又は円筒形状に形成された本体部を有し、該本体部の中心軸上に前記アノード電極を位置させるカソード電極と、
該カソード電極の一端と他端との間に電流を流して加熱する加熱電源と、
前記アノード電極の電位が前記カソード電極の電位より高くなるように、前記アノード電極と前記カソード電極との間に電圧を印加する主電源と、を備えることを特徴とするイオン源。
【請求項２】
円形薄板又は芯線からなるアノード電極と、
トリア入りのタングステンにより構成され、その一端と他端との間に円環形状又は円筒形状に形成された本体部を有し、該本体部の中心軸上に前記アノード電極を位置させるカソード電極と、
前記アノード電極の電位が前記カソード電極の電位より高くなるように、前記アノード電極と前記カソード電極との間に電圧を印加する主電源と、を備えることを特徴とするイオン源。
【請求項３】
円形薄板又は芯線からなるアノード電極と、
その一端と他端との間に円環形状又は円筒形状に形成された本体部を有し、該本体部の中心軸上に前記アノード電極を位置させるカソード電極と、
前記アノード電極と前記カソード電極の本体部との間の空間にＸ線又は紫外線を照射する光源と、
前記アノード電極の電位が前記カソード電極の電位より高くなるように、前記アノード電極と前記カソード電極との間に電圧を印加する主電源と、を備えることを特徴とするイオン源。
【請求項４】
前記主電源が、外部から入力される同期信号に同期して、前記アノード電極と前記カソード電極との間にパルス電圧を印加することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のイオン源。
【請求項５】
前記カソード電極の本体部より小径の円筒状であり、その中心軸が前記カソード電極の本体部の中心軸と一致するように配設される制御電極と、
該制御電極に制御電圧を印加する制御電源と、を備えることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のイオン源。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−１１９１４２（Ｐ２０１２−１１９１４２Ａ）
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２６７２７５（Ｐ２０１０−２６７２７５）
【出願日】平成２２年１１月３０日（２０１０．１１．３０）
【出願人】（５０１１７４８３７）株式会社エックスレイプレシジョン (7)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月３０日（２０１０．１１．３０）
【出願人】（５０１１７４８３７）株式会社エックスレイプレシジョン (7)
【Ｆターム（参考）】
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