スリット電極及びこれを備えた荷電粒子ビーム発生装置
【課題】荷電粒子ビーム発生装置の運転時に、開口部の形状が熱変形し難いスリット電極を提供する。
【解決手段】スリット電極２０は、開口部２２を有する電極枠体２１と、長手方向において電極枠体２１に対して移動可能に支持されているとともに、長手方向と略直交する方向に沿って開口部２２に並設された複数本の電極棒２３とを備え、電極枠体２１には、少なくとも開口部２２の外周領域の一部に電極枠体２１に冷媒を流入する為の冷媒流入口ＲＩＮと電極枠体２１から冷媒を流出する為の冷媒流出口ＲОＵＴとを備えた冷媒流路Ｒが設けられている。
【解決手段】スリット電極２０は、開口部２２を有する電極枠体２１と、長手方向において電極枠体２１に対して移動可能に支持されているとともに、長手方向と略直交する方向に沿って開口部２２に並設された複数本の電極棒２３とを備え、電極枠体２１には、少なくとも開口部２２の外周領域の一部に電極枠体２１に冷媒を流入する為の冷媒流入口ＲＩＮと電極枠体２１から冷媒を流出する為の冷媒流出口ＲОＵＴとを備えた冷媒流路Ｒが設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イオンビーム照射装置のイオン源や電子ビーム照射装置の電子源といった荷電粒子ビーム発生装置で用いられるスリット電極及びこれを備えた荷電粒子ビーム発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、イオンビーム照射装置のイオン源よりイオンビームを引き出す為の引出し電極系として、複数のスリット状開口部を有するスリット電極が用いられている。このようなスリット電極は、イオン源運転時の熱によって開口部形状の変形を防止する為の構成を備えている。このスリット電極についての具体例が特許文献１に開示されている。
【０００３】
特許文献１に開示されている電極は、開口部を有する電極枠体と当該枠体の開口部内におおよそ等間隔に並べられた複数本の電極棒とを備えており、各電極棒の間には、スリット状開口部が形成されている。そして、各電極棒は熱による伸縮が許容できるように、その長手方向端部は固定されずに、長手方向に移動可能な状態で電極枠体に支持されている。
【０００４】
また、特許文献２にも特許文献１と同様の電極構成が開示されている。ここでは、矩形状の電極支持枠に複数のロッド通し穴を設けておき、この穴に複数本のロッドが挿入された時、ロッド通し穴の終端部とロッド長手方向の端部との間に余裕部（隙間）が形成される構成のスリット電極が開示されている。このスリット電極では、各ロッド間にスリット状開口部が形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特公平７−３４３５８号公報（図２、図３）
【特許文献２】特開平８−１４８１０６号公報（図３、図５〜図７）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
イオン源の引出し電極系に特許文献１や特許文献２に挙げられるスリット電極を用いた場合、スリット状開口部を形成する電極棒やロッドにイオンビームが衝突する。その為、電極棒やロッドは高温に熱せられる。一方で、電極棒に比べて高温に加熱されないにしろ、電極枠体や電極支持枠もイオン源の運転時にはある程度高温に加熱されている。
【０００７】
その為、電極枠体や電極支持枠にも熱による伸縮が生じる。特許文献１や特許文献２には、電極棒やロッドの熱による伸縮を許容する構成が開示されているが、電極枠体や電極支持枠の熱による伸縮を如何にして許容するのかについては、何ら開示されていなかった。電極棒やロッドにはイオンビームや電子ビームが衝突するので、局所的に加熱されたり、スパッタリングで消耗したりする。その為、これらの部材には熱変形が少ない高融点金属材料（例えば、モリブデンやタングステン）が用いられている。一方、電極枠体や電極支持枠は大型の構造物である為、加工性が良い部材として、例えばアルミニウムが用いられている。アルミニウムは加工性には優れているが、熱には弱い。その為、電極枠体や電極支持枠の熱による伸縮は非常に大きなものとなる。
【０００８】
電極枠体や電極支持枠が熱変形すると、それに伴ってスリット状開口部の形状が変形してしまう。このような形状変化に伴って、スリット状開口部の位置ずれが生じる。そして、このようなスリット状開口部の変形や位置ずれは、スリット電極の寸法が大きくなるのに従って、益々大きくなる。その為、特許文献１や特許文献２に開示される構成では、電極の熱による歪みを十分に抑制できているとは言えず、電極枠体や電極支持枠が熱変形した場合には、所望するイオンビームや電子ビームの引出しを達成することができなくなるといった不具合が生じてしまう。
【０００９】
そこで本発明では、荷電粒子ビーム発生装置の運転時に、スリット状開口部の形状が熱変形し難いスリット電極を提供することを所期の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のスリット電極は、開口部を有する電極枠体と、長手方向において前記電極枠体に対して移動可能に支持されているとともに、前記長手方向と略直交する方向に沿って前記開口部に並設された複数本の電極棒とを備えたスリット電極であって、前記電極枠体には、少なくとも前記開口部の外周領域の一部に冷媒を流入する為の冷媒流入口と前記電極枠体から冷媒を流出する為の冷媒流出口とを備えた冷媒流路が設けられていることを特徴とする。
【００１１】
このような構成のスリット電極を採用すれば、電極棒の熱による伸縮が許容できるだけでなく、電極枠体の熱による歪みを抑制することが可能となるので、スリット状開口部の形状変化を十分に抑えることができる。
【００１２】
また、電極枠体の冷却能力を向上させる為には、前記冷媒流路が複数本設けられていることが望ましい。
【００１３】
このような構成を採用すれば、冷媒流路の本数が増えた分だけ、冷却能力を向上させることができる。
【００１４】
冷媒流路の具体的な構成としては、前記冷媒流路は前記開口部を囲むように配置された少なくとも一対の冷媒流路で構成されているとともに、対を成す前記冷媒流路において、一方の冷媒流路に設けられた冷媒流入口と他方の冷媒流路に設けられた冷媒流出口が隣り合って配置されていて、かつ、前記開口部の周りを流れる冷媒の向きが、各冷媒流路で互いに逆向きとなるように構成されていることが望ましい。
【００１５】
また、次のように冷媒流路を構成しても良い。具体的には、前記冷媒流路は前記開口部を囲むように配置された少なくとも一対の冷媒流路で構成されているとともに、対を成す前記冷媒流路において、各冷媒流路に設けられた冷媒流入口と冷媒流出口とが前記開口部の中心に関して点対称となるように配置されていて、かつ、前記開口部の周りを流れる冷媒の向きが、各冷媒流路で互いに同じ向きとなるように構成されていることが望ましい。
【００１６】
さらに、前記冷媒流路は前記開口部を囲むように配置された少なくとも一対の冷媒流路で構成されているとともに、対を成す前記冷媒流路において、各冷媒流路に設けられた冷媒流入口と冷媒流出口とが前記開口部の中心に関して点対称となるように配置されていて、かつ、前記開口部の周りを流れる冷媒の向きが、各冷媒流路で互いに逆向きとなるように構成されているようにしても良い。
【００１７】
このような構成を採用すれば、電極枠体を略均一に冷却することが可能となる。その結果、冷却ムラによる歪みを低減させることができる。
【００１８】
一方で、前記開口部は長方形状であり、前記開口部の長辺方向に沿って前記複数本の電極棒が並設されているとともに、前記開口部をその短辺方向に挟んで、前記開口部の長辺方向に沿って少なくとも一対の直線形状の冷媒流路が設けられている構成を用いても良い。
【００１９】
このような構成を採用すれば、電極枠体を加工して冷媒流路を作る手間を大幅に省略することができる。
【発明の効果】
【００２０】
電極棒の熱による伸縮が許容できるだけでなく、電極枠体の熱による歪みを抑制することが可能となるので、スリット状開口部の形状変化を十分に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明のスリット電極が用いられるイオン源の一例を表す平面図である。
【図２】スリット電極の一例を表す平面図である。
【図３】図２のスリット電極より電極棒、蓋体を取り除いた様子を表す平面図である。
【図４】図２のスリット電極より一部の蓋体を取り除いた様子を表す要部拡大図である。
【図５】図４を線分Ａ−Ａで切断した時の断面図である。
【図６】図２のスリット電極に形成された冷媒流路の一例を表す平面図である。
【図７】図２のスリット電極に形成された一対の冷媒流路の一例を表す平面図である。
【図８】図２のスリット電極に形成された一対の冷媒流路の別の例を表す平面図である。
【図９】図２のスリット電極に形成された一対の冷媒流路のさらに別の例を表す平面図である。
【図１０】図２のスリット電極に形成された二対の冷媒流路の一例を表す平面図である。
【図１１】図２のスリット電極に形成された一対の冷媒流路のその他の例を表す平面図である。
【図１２】図２のスリット電極に形成された直線形状の冷媒流路の例を表す平面図である。
【図１３】図１２に記載の冷媒流路の別の例を表す平面図である。
【図１４】冷媒流路が蓋体取り付け部下方に配置されている例を表す平面図である。
【図１５】電極枠体の別の例を表す平面図である。
【図１６】電極枠体のさらに別の例を表す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１には、本発明のスリット電極を有するイオン源１の例が記載されている。このイオン源１はいわゆるバケット型イオン源と呼ばれるタイプのイオン源の一種である。
【００２３】
このイオン源１は長方形状のプラズマ生成容器４を備えており、プラズマ生成容器４より略リボン状のイオンビーム３が引き出される。
【００２４】
プラズマ生成容器４には図示されないバルブを介してガス源２が取り付けられており、このガス源２よりイオンビーム３の原料となるガスの供給がなされる。なお、このガス源２には図示されないガス流量調節器（マスフローコントローラー）が接続されており、これによってガス源２からプラズマ生成容器４内部へのガスの供給量が調整されている。
【００２５】
プラズマ生成容器４の一側面には、Ｙ方向に沿って複数のＵ字型のフィラメント１１が取り付けられている。これらのフィラメント１１は、フィラメント１１の端子間に接続される電源ＶＦを用いて、各フィラメント１１に流す電流量の調整が行えるように構成されている。このような構成にしておくことで、イオン源１より引き出されるイオンビーム３の電流密度分布の調整が可能となる。
【００２６】
フィラメント１１に電流を流して、フィラメント１１を加熱させることによって、そこから電子が放出される。この電子がプラズマ生成容器４内部に供給されたガスに衝突し、ガスが電離されて、プラズマ生成容器４内にプラズマ９が生成される。
【００２７】
このイオン源１には、プラズマ生成容器４の外壁に沿って複数の永久磁石１２が取り付けられている。この永久磁石１２によって、プラズマ生成容器４の内部領域にカスプ磁場が形成され、フィラメント１１より放出された電子が所定領域内に閉じ込められる。
【００２８】
イオン源１は引出し電極系として４枚の電極を有しており、プラズマ生成容器４からＺ方向に沿って、加速電極５、引出し電極６、抑制電極７、接地電極８の順に配置されている。各電極とプラズマ生成容器４との電位は、複数の電源（Ｖ１〜Ｖ４）によって、それぞれ異なる値に設定されているとともに、各部材の取り付けは絶縁物１０を介してなされている。
【００２９】
引出し電極系で用いられる電極には複数のスリット状開口部が設けられており、これらの開口を通してイオンビーム３の引出しが行なわれる。このようなスリット状開口部を有する各電極に本発明のスリット電極が適用される。なお、図１には引出し電極系として４枚の電極を有する構成のイオン源が記載されているが、電極の枚数は１枚でも複数枚でも良く、スリット状開口部を有する電極であれば、本発明のスリット電極を適用することができる。
【００３０】
図２には本発明のスリット電極２０の一例が描かれている。
【００３１】
このスリット電極２０は、主に開口部２２を有する電極枠体２１と開口部２２内に配置された複数本の電極棒２３（図中、ハッチングされている部材）とで構成されている。
【００３２】
各電極棒２３は、おおよそＸ方向に長手方向が平行となるように電極枠体２１に支持されているとともに、Ｙ方向に沿って略等しい間隔を空けて並設されている。また、後述するように各電極棒２３はその長手方向において移動可能に支持されている。
【００３３】
Ｙ方向に沿って並設された各電極棒２３の間やＹ方向の端部に位置する各電極棒２３と電極枠体２１との間には、スリット状開口部２６が形成されている。
【００３４】
図２に示されるスリット電極２０から電極棒２３と蓋体２４とを取り除いた様子が図３に描かれている。図２と図３に開示されているスリット電極２０の構成を基にして、本実施形態における電極棒２３の支持方法について説明する。
【００３５】
電極枠体２１には開口部２２のＸ方向に隣接して蓋体取り付け部２８が設けられている。各蓋体取り付け部２８には、開口部２２を挟んで一対の電極棒支持部２７が設けられており、この電極棒支持部２７はＸＹ平面に位置する蓋体取り付け部２８の表面よりＺ方向側に凹んでいる。
【００３６】
Ｚ方向側から電極棒２３の長手方向における両端部を電極棒支持部２７に位置させる。その後、電極棒支持部２７のＺ方向反対側の開放端に蓋をする。この蓋は、蓋体取り付け部２８に蓋体２４を取り付けることで行なわれる。この取り付けはネジを用いて行なわれる。図２に描かれているネジ２５には雄ネジが形成されており、これが図３に示される雌ネジが形成された穴２９に螺合される。
【００３７】
なお、ここでは蓋体２４がＹ方向に沿って複数に分割して設けられている例が記載されているが、これらを分割せずに１つの蓋体２４として取り扱っても良い。その方が、蓋体２４の取り付けが簡便となる。また、蓋体２４には熱膨張が生じるので、熱膨張率が小さいモリブデンやタングステンのような高融点材料を蓋体２４に使用することが望まれる。一方で、蓋体２４を分割しておくと、１つの大きな蓋体２４に比べて蓋体２４の熱膨張による伸びを許容できうる程度の小さなものにすることができる。さらに、蓋体６を分割して設けておくと、熱変形の大きい蓋体のみを交換することができるので、部材交換に要する費用を低額に抑えることが期待できる。
【００３８】
図２に示されるスリット電極２０から、一部の蓋体２４を取り除いて、電極棒２３の端部近傍を拡大した様子が図４に示されている。この図４に示されているように、電極支持部２７に各電極棒２３を配置した場合、その長手方向に隙間３０が形成される。この隙間３０が形成されているので、各電極棒２３がその長手方向に移動可能に支持されることになる。また、この隙間３０によって、熱による各電極棒２３の伸縮を許容することができる。なお、この隙間３０は長手方向のいずれか一方に形成されていれば良い。一方、図４の例では、電極棒２３の短手方向において、電極支持部２７との間に隙間を有さないような構成が描かれているが、これに限られない。例えば、短手方向において、電極棒２３の熱変形による伸縮が見られる場合には、それを許容するできうる程度の若干の隙間を設けておいても良い。
【００３９】
図４を線Ａ−Ａで切断した際の断面図が図５に描かれている。各電極棒２３の断面は、図５（ａ）に示されるように凸形状のものであってもいいし、図５（ｂ）に示されるように円形であっても良い。
【００４０】
図６には、電極枠体２１の開口部２２の外周領域に冷媒流路Ｒが形成されている様子が描かれている。この図において、ＲＩＮは冷媒流入口を指し、ＲОＵＴは冷媒流出口を指す。なお、開口部２２の外周領域とは、開口部２２の外側に位置する領域を意味する。これを換言すれば、電極枠体２１において、開口部２２を除く領域のことを言う。また、冷媒流路Ｒに記載の矢印は、流路内を流れる冷媒の向きを表している。
【００４１】
このような冷媒流路Ｒを設けておくことで、電極枠体２１の熱による変形を抑制することができるので、スリット状開口部２６の形状変化を十分に抑えることができる。
【００４２】
この冷媒流路Ｒは複数設けられていても良い。そのようにすると冷却能力が向上する。この例が図７に示されている。図７では第１の冷媒流路Ｒ１と第２の冷媒流路Ｒ２とが電極枠体２１に設けられている。Ｒ１ＩＮは第１の冷媒流路Ｒ１の冷媒流入口を指し、Ｒ１ОＵＴは第１の冷媒流路の冷媒流出口を指す。同様に、Ｒ２ＩＮとＲ２ОＵＴは、それぞれ第２の冷媒流路Ｒ２の冷媒流入口と流出口を指す。
【００４３】
一般的に、ＲＩＮの近傍では冷媒の温度は十分に低いが、ＲОＵＴの近傍では冷媒の温度がいくらか上昇してしまうので、冷却ムラが生じる。この冷却ムラによって、スリット電極２０に変形を生じさせてしまう恐れがある。
【００４４】
この点を改善した構成が、図８に描かれている。ここに記載されている２つの冷媒流路の太さ、流路を構成する部材、そこを流れる冷媒の種類、温度はおおよそ同一のものである。図８では第１の冷媒流路Ｒ１の冷媒流入口と第２の冷媒流路Ｒ２の冷媒流出口とが隣り合って配置されている。そして、第１の冷媒流路Ｒ１の冷媒流出口と第２の冷媒流路Ｒ２の冷媒流入口も、隣り合って配置されている。また、第１の冷媒流路Ｒ１を流れる冷媒の向きが開口部２２を中心にして反時計回りであるのに対して、第２の冷媒流路Ｒ２を流れる冷媒の向きが開口部２２を中心にして時計回りとなるように設定されている。このような構成にしたので、電極枠体２１をおおよそ均一に冷却させることが可能となり、ひいては冷却ムラによって生じる電極枠体２１の変形を抑制させることが可能となる。
【００４５】
なお、冷却ムラを少なくするには、図８に示された構成の他に様々な変形例が考えられる。これらについて、図９〜図１３を用いて説明する。なお、これらの変形例で述べられる複数の冷媒流路の材質や各冷媒流路を流れる冷媒の種類や温度はおおよそ同一のものとする。
【００４６】
図９には、図８と同様に各冷媒流路の入口と出口を隣合わせになるように配置し、各冷媒流路（Ｒ１、Ｒ２）で開口部２２を中心にして互いに反対周りとなるように冷媒を流す構成が開示されている。
【００４７】
図９では各冷媒流路（Ｒ１、Ｒ２）を、開口部２２を囲むようにおおよそ半周分ずつ設けている。この場合、図８の構成に比べて、冷媒流路の長さが短くて済むので、冷媒流路を設けるための電極枠体２１の加工手間を省略することが期待できる。また、冷媒流路として配管を取り付ける場合にはその材料費を低減させることが期待できる。
【００４８】
図１０には、４本の冷媒流路Ｒ１〜Ｒ４を用いた例が記載されている。ここでは、第１の冷媒流路Ｒ１と第２の冷媒流路Ｒ２とが第一の対を成し、第３の冷媒流路Ｒ３と第４の冷媒流路Ｒ４とが第二の対を成している。対を成す各冷媒流路に着目すると、図８と同様に各冷媒流路の入口と出口とが隣り合って配置されているとともに、各冷媒流路を流れる冷媒の向きが開口部２２を中心にして逆向きとなるように設定されている。このような構成を用いても良い。
【００４９】
図１１（ａ）には、スリット電極２０をＺ方向から見たとき、開口部２２の開口中心３１に対して点対称となるように対となる第１の冷媒流路Ｒ１の冷媒流入口Ｒ１ＩＮと第２の冷媒流路Ｒ２の冷媒流入口Ｒ２ＩＮが配置されている。また、第１の冷媒流路Ｒ１の冷媒流出口Ｒ１ОＵＴと第２の冷媒流路Ｒ２の 冷媒流出口Ｒ２ОＵＴも同様に点対称となるように配置されている。そして、各冷媒の流路において、反時計回りとなる方向に冷媒が流れるように設定されている。
【００５０】
また、図１１（ｂ）には、図１１（ａ）に記載の線Ｂ−Ｂによる断面図が記載されている。ここに記載されているように各冷媒流路Ｒ１、Ｒ２は Ｚ方向の位置が異なるＸＹ平面内に配置されていても構わない。また、流路全体をＺ方向の位置が同じ平面内に配置し、流入出口の部分のみをＺ方向で異なる位置に配置するようにしても良い。なお、この例では、冷媒流路を流れる冷媒の向きを反時計回りとなるような向きに設定する例について述べたが、これとは反対に時計周りとなるような向きに設定しても良い。
【００５１】
電極枠体２１の材料がアルミニウムのように比較的熱伝導率が高い金属で構成されている場合、開口部２２の外周領域において、開口部２２の周囲を囲むようにして冷媒流路を配置する必要がない。例えば、電極枠体２１の形状が直方体であり、図１２に示されているようにＺ方向から見た面が長方形状をしている場合、長辺方向であるＹ方向に沿って開口部２１をＸ方向から挟むように第１の冷媒流路Ｒ１と第２の冷媒流路Ｒ２とを配置しておけば良い。なお、この図１２の例も図１１の例と同じく、各冷媒流路の冷媒流入口と冷媒流出口との関係が、開口部２２の開口中心３１に対して、点対称となるように配置されている。そして、ここでは図１１の例と異なり、各冷媒流路を流れる冷媒の向きは互いに反対方向となるように設定されている。なお、冷却ムラを考慮する必要がなければ、各冷媒流路を流れる冷媒の向きを同じ方向にしておいても良い。
【００５２】
このような構成にしておけば、電極枠体２１の長辺部分に配置された各冷媒流路からの冷気が電極枠体２１の短辺方向に伝達されて、電極枠体２１の全体が冷却されることが期待できる。また、この構成を用いると、各冷媒流路を直線上に設けるだけで良いので、これまでに説明した冷媒流路の例に比べて、電極枠体２１の内部に冷媒流路を作る際の手間を大幅に省略することができる。
【００５３】
図１３には、図１２の構成にさらに２本の冷媒流路を加えた例が記載されている。ここでは、第１の冷媒流路Ｒ１と第２の冷媒流路Ｒ２とが第一の対を成し、第３の冷媒流路Ｒ３と第４の冷媒流路Ｒ４とが第二の対を成している。対を成す各冷媒流路に着目すると、図１１の例と同様に各冷媒流路の冷媒流入口と冷媒流出口とが開口中心３１に対して点対称となるように配置されている。そして、対となる冷媒流路を流れる冷媒の向きが互いに逆向きとなるように設定されている。このような構成を用いても良い。なお、図１２の例と同じく、冷却ムラを考慮しない場合には、対となる冷媒流路を流れる冷媒の向きを同じ向きとなるように設定しても良い。
【００５４】
以上のように図９〜図１３に述べたような構成を用いても図８の構成と同様に場所に応じた冷却能力をおおよそ均一なものにすることができ、冷却ムラを抑制することができる。
【００５５】
さらに、上記例では、一対あるいは二対の冷媒流路を配置する構成について述べたが、それに限らず、三対以上の冷媒流路を設けるようにしても良い。
【００５６】
＜その他の変形例＞
これまでの実施形態では、電極枠体２１の蓋体取り付け部２８の外側領域に冷媒流路Ｒが設けられていたが、図１４のように蓋体取り付け部２８の下方（Ｚ方向側）に配置しておいても良い。
【００５７】
更に、これまで蓋体２４を有する電極枠体２１の構成について述べたが、このような構成以外に、図１５（ａ）に示される電極枠体２１を用いても良い。この電極枠体２１は、左側電極枠体２１Ｌと右側電極枠体２１Ｒとの２つの電極枠体を組み合わされたもので、両枠体の組み合わせは、Ｙ方向端部で雄ネジが形成されたボルト３２と雌ネジが形成されたナット３３とを螺合させることで行なわれる。
【００５８】
この電極枠体２１では、電極棒支持部２７が電極枠体２１のＺ方向における略中央部分に形成されており、ここに各電極棒２３の端部が配置される。この電極支持部２７の様子が、図１５（ａ）に記載の線Ｃ−Ｃによる断面図である図１５（ｂ）に描かれている。
【００５９】
また、電極枠体２１の構成について、図１５（ａ）、（ｂ）に示された例の他に図１６（ａ）、（ｂ）に示される構成を用いても良い。両者は、２つに分割された電極枠体２１Ｌ、２１Ｒの分割構造が異なる。図１５（ａ）、（ｂ）に開示の構成はＸ方向に２つの電極枠体２１Ｌ、２１Ｒが分割される構成であったが、図１６（ａ）、（ｂ）に開示の構成はＺ方向に分割される。このような電極枠体２１の構成にも本発明は適用できる。
【００６０】
本発明が適用される電極枠体２１に形成される開口部２２は長方形状である必要はなく、それ以外の形状であっても良い。例えば、円形状や楕円形状、多角形状のものであっても良く、開口部２２に電極棒２３を配置した際に、イオンビーム３を通過させるスリット状開口部２６が形成されるものであれば、どのような形状であっても良い。
【００６１】
電極棒２３の材質としては、高温に加熱されることから高融点材料（例えば、モリブデン、タングステン）が用いられることが考えられる。
【００６２】
上述した実施形態では、イオンビーム照射装置に用いられるイオン源に本発明のスリット電極２０が適用される例について述べてきたが、電子ビーム照射装置で用いられる電子源に本発明のスリット電極２０を適用させても良い。電子源においてもイオン源と同じく、電子ビームの引出し時に電極部が加熱される問題が生じるので、本発明のスリット電極２０を適用させることができる。
【００６３】
前述した以外に、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良および変更を行っても良いのはもちろんである。
【符号の説明】
【００６４】
１・・・イオン源
２０・・・スリット電極
２１・・・電極枠体
２２・・・開口部
２３・・・電極棒
２４・・・蓋体
２５・・・ネジ
２６・・・スリット状開口部
２７・・・電極支持部
２８・・・蓋体取り付け部
２９・・・穴
３０・・・隙間
Ｒ・・・冷媒流路
ＲＩＮ・・・冷媒流入口
ＲОＵＴ・・・冷媒流出口
Ｒ１・・・第１の冷媒流路
Ｒ２・・・第２の冷媒流路
Ｒ３・・・第３の冷媒流路
Ｒ４・・・第４の冷媒流路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イオンビーム照射装置のイオン源や電子ビーム照射装置の電子源といった荷電粒子ビーム発生装置で用いられるスリット電極及びこれを備えた荷電粒子ビーム発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、イオンビーム照射装置のイオン源よりイオンビームを引き出す為の引出し電極系として、複数のスリット状開口部を有するスリット電極が用いられている。このようなスリット電極は、イオン源運転時の熱によって開口部形状の変形を防止する為の構成を備えている。このスリット電極についての具体例が特許文献１に開示されている。
【０００３】
特許文献１に開示されている電極は、開口部を有する電極枠体と当該枠体の開口部内におおよそ等間隔に並べられた複数本の電極棒とを備えており、各電極棒の間には、スリット状開口部が形成されている。そして、各電極棒は熱による伸縮が許容できるように、その長手方向端部は固定されずに、長手方向に移動可能な状態で電極枠体に支持されている。
【０００４】
また、特許文献２にも特許文献１と同様の電極構成が開示されている。ここでは、矩形状の電極支持枠に複数のロッド通し穴を設けておき、この穴に複数本のロッドが挿入された時、ロッド通し穴の終端部とロッド長手方向の端部との間に余裕部（隙間）が形成される構成のスリット電極が開示されている。このスリット電極では、各ロッド間にスリット状開口部が形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特公平７−３４３５８号公報（図２、図３）
【特許文献２】特開平８−１４８１０６号公報（図３、図５〜図７）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
イオン源の引出し電極系に特許文献１や特許文献２に挙げられるスリット電極を用いた場合、スリット状開口部を形成する電極棒やロッドにイオンビームが衝突する。その為、電極棒やロッドは高温に熱せられる。一方で、電極棒に比べて高温に加熱されないにしろ、電極枠体や電極支持枠もイオン源の運転時にはある程度高温に加熱されている。
【０００７】
その為、電極枠体や電極支持枠にも熱による伸縮が生じる。特許文献１や特許文献２には、電極棒やロッドの熱による伸縮を許容する構成が開示されているが、電極枠体や電極支持枠の熱による伸縮を如何にして許容するのかについては、何ら開示されていなかった。電極棒やロッドにはイオンビームや電子ビームが衝突するので、局所的に加熱されたり、スパッタリングで消耗したりする。その為、これらの部材には熱変形が少ない高融点金属材料（例えば、モリブデンやタングステン）が用いられている。一方、電極枠体や電極支持枠は大型の構造物である為、加工性が良い部材として、例えばアルミニウムが用いられている。アルミニウムは加工性には優れているが、熱には弱い。その為、電極枠体や電極支持枠の熱による伸縮は非常に大きなものとなる。
【０００８】
電極枠体や電極支持枠が熱変形すると、それに伴ってスリット状開口部の形状が変形してしまう。このような形状変化に伴って、スリット状開口部の位置ずれが生じる。そして、このようなスリット状開口部の変形や位置ずれは、スリット電極の寸法が大きくなるのに従って、益々大きくなる。その為、特許文献１や特許文献２に開示される構成では、電極の熱による歪みを十分に抑制できているとは言えず、電極枠体や電極支持枠が熱変形した場合には、所望するイオンビームや電子ビームの引出しを達成することができなくなるといった不具合が生じてしまう。
【０００９】
そこで本発明では、荷電粒子ビーム発生装置の運転時に、スリット状開口部の形状が熱変形し難いスリット電極を提供することを所期の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のスリット電極は、開口部を有する電極枠体と、長手方向において前記電極枠体に対して移動可能に支持されているとともに、前記長手方向と略直交する方向に沿って前記開口部に並設された複数本の電極棒とを備えたスリット電極であって、前記電極枠体には、少なくとも前記開口部の外周領域の一部に冷媒を流入する為の冷媒流入口と前記電極枠体から冷媒を流出する為の冷媒流出口とを備えた冷媒流路が設けられていることを特徴とする。
【００１１】
このような構成のスリット電極を採用すれば、電極棒の熱による伸縮が許容できるだけでなく、電極枠体の熱による歪みを抑制することが可能となるので、スリット状開口部の形状変化を十分に抑えることができる。
【００１２】
また、電極枠体の冷却能力を向上させる為には、前記冷媒流路が複数本設けられていることが望ましい。
【００１３】
このような構成を採用すれば、冷媒流路の本数が増えた分だけ、冷却能力を向上させることができる。
【００１４】
冷媒流路の具体的な構成としては、前記冷媒流路は前記開口部を囲むように配置された少なくとも一対の冷媒流路で構成されているとともに、対を成す前記冷媒流路において、一方の冷媒流路に設けられた冷媒流入口と他方の冷媒流路に設けられた冷媒流出口が隣り合って配置されていて、かつ、前記開口部の周りを流れる冷媒の向きが、各冷媒流路で互いに逆向きとなるように構成されていることが望ましい。
【００１５】
また、次のように冷媒流路を構成しても良い。具体的には、前記冷媒流路は前記開口部を囲むように配置された少なくとも一対の冷媒流路で構成されているとともに、対を成す前記冷媒流路において、各冷媒流路に設けられた冷媒流入口と冷媒流出口とが前記開口部の中心に関して点対称となるように配置されていて、かつ、前記開口部の周りを流れる冷媒の向きが、各冷媒流路で互いに同じ向きとなるように構成されていることが望ましい。
【００１６】
さらに、前記冷媒流路は前記開口部を囲むように配置された少なくとも一対の冷媒流路で構成されているとともに、対を成す前記冷媒流路において、各冷媒流路に設けられた冷媒流入口と冷媒流出口とが前記開口部の中心に関して点対称となるように配置されていて、かつ、前記開口部の周りを流れる冷媒の向きが、各冷媒流路で互いに逆向きとなるように構成されているようにしても良い。
【００１７】
このような構成を採用すれば、電極枠体を略均一に冷却することが可能となる。その結果、冷却ムラによる歪みを低減させることができる。
【００１８】
一方で、前記開口部は長方形状であり、前記開口部の長辺方向に沿って前記複数本の電極棒が並設されているとともに、前記開口部をその短辺方向に挟んで、前記開口部の長辺方向に沿って少なくとも一対の直線形状の冷媒流路が設けられている構成を用いても良い。
【００１９】
このような構成を採用すれば、電極枠体を加工して冷媒流路を作る手間を大幅に省略することができる。
【発明の効果】
【００２０】
電極棒の熱による伸縮が許容できるだけでなく、電極枠体の熱による歪みを抑制することが可能となるので、スリット状開口部の形状変化を十分に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明のスリット電極が用いられるイオン源の一例を表す平面図である。
【図２】スリット電極の一例を表す平面図である。
【図３】図２のスリット電極より電極棒、蓋体を取り除いた様子を表す平面図である。
【図４】図２のスリット電極より一部の蓋体を取り除いた様子を表す要部拡大図である。
【図５】図４を線分Ａ−Ａで切断した時の断面図である。
【図６】図２のスリット電極に形成された冷媒流路の一例を表す平面図である。
【図７】図２のスリット電極に形成された一対の冷媒流路の一例を表す平面図である。
【図８】図２のスリット電極に形成された一対の冷媒流路の別の例を表す平面図である。
【図９】図２のスリット電極に形成された一対の冷媒流路のさらに別の例を表す平面図である。
【図１０】図２のスリット電極に形成された二対の冷媒流路の一例を表す平面図である。
【図１１】図２のスリット電極に形成された一対の冷媒流路のその他の例を表す平面図である。
【図１２】図２のスリット電極に形成された直線形状の冷媒流路の例を表す平面図である。
【図１３】図１２に記載の冷媒流路の別の例を表す平面図である。
【図１４】冷媒流路が蓋体取り付け部下方に配置されている例を表す平面図である。
【図１５】電極枠体の別の例を表す平面図である。
【図１６】電極枠体のさらに別の例を表す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１には、本発明のスリット電極を有するイオン源１の例が記載されている。このイオン源１はいわゆるバケット型イオン源と呼ばれるタイプのイオン源の一種である。
【００２３】
このイオン源１は長方形状のプラズマ生成容器４を備えており、プラズマ生成容器４より略リボン状のイオンビーム３が引き出される。
【００２４】
プラズマ生成容器４には図示されないバルブを介してガス源２が取り付けられており、このガス源２よりイオンビーム３の原料となるガスの供給がなされる。なお、このガス源２には図示されないガス流量調節器（マスフローコントローラー）が接続されており、これによってガス源２からプラズマ生成容器４内部へのガスの供給量が調整されている。
【００２５】
プラズマ生成容器４の一側面には、Ｙ方向に沿って複数のＵ字型のフィラメント１１が取り付けられている。これらのフィラメント１１は、フィラメント１１の端子間に接続される電源ＶＦを用いて、各フィラメント１１に流す電流量の調整が行えるように構成されている。このような構成にしておくことで、イオン源１より引き出されるイオンビーム３の電流密度分布の調整が可能となる。
【００２６】
フィラメント１１に電流を流して、フィラメント１１を加熱させることによって、そこから電子が放出される。この電子がプラズマ生成容器４内部に供給されたガスに衝突し、ガスが電離されて、プラズマ生成容器４内にプラズマ９が生成される。
【００２７】
このイオン源１には、プラズマ生成容器４の外壁に沿って複数の永久磁石１２が取り付けられている。この永久磁石１２によって、プラズマ生成容器４の内部領域にカスプ磁場が形成され、フィラメント１１より放出された電子が所定領域内に閉じ込められる。
【００２８】
イオン源１は引出し電極系として４枚の電極を有しており、プラズマ生成容器４からＺ方向に沿って、加速電極５、引出し電極６、抑制電極７、接地電極８の順に配置されている。各電極とプラズマ生成容器４との電位は、複数の電源（Ｖ１〜Ｖ４）によって、それぞれ異なる値に設定されているとともに、各部材の取り付けは絶縁物１０を介してなされている。
【００２９】
引出し電極系で用いられる電極には複数のスリット状開口部が設けられており、これらの開口を通してイオンビーム３の引出しが行なわれる。このようなスリット状開口部を有する各電極に本発明のスリット電極が適用される。なお、図１には引出し電極系として４枚の電極を有する構成のイオン源が記載されているが、電極の枚数は１枚でも複数枚でも良く、スリット状開口部を有する電極であれば、本発明のスリット電極を適用することができる。
【００３０】
図２には本発明のスリット電極２０の一例が描かれている。
【００３１】
このスリット電極２０は、主に開口部２２を有する電極枠体２１と開口部２２内に配置された複数本の電極棒２３（図中、ハッチングされている部材）とで構成されている。
【００３２】
各電極棒２３は、おおよそＸ方向に長手方向が平行となるように電極枠体２１に支持されているとともに、Ｙ方向に沿って略等しい間隔を空けて並設されている。また、後述するように各電極棒２３はその長手方向において移動可能に支持されている。
【００３３】
Ｙ方向に沿って並設された各電極棒２３の間やＹ方向の端部に位置する各電極棒２３と電極枠体２１との間には、スリット状開口部２６が形成されている。
【００３４】
図２に示されるスリット電極２０から電極棒２３と蓋体２４とを取り除いた様子が図３に描かれている。図２と図３に開示されているスリット電極２０の構成を基にして、本実施形態における電極棒２３の支持方法について説明する。
【００３５】
電極枠体２１には開口部２２のＸ方向に隣接して蓋体取り付け部２８が設けられている。各蓋体取り付け部２８には、開口部２２を挟んで一対の電極棒支持部２７が設けられており、この電極棒支持部２７はＸＹ平面に位置する蓋体取り付け部２８の表面よりＺ方向側に凹んでいる。
【００３６】
Ｚ方向側から電極棒２３の長手方向における両端部を電極棒支持部２７に位置させる。その後、電極棒支持部２７のＺ方向反対側の開放端に蓋をする。この蓋は、蓋体取り付け部２８に蓋体２４を取り付けることで行なわれる。この取り付けはネジを用いて行なわれる。図２に描かれているネジ２５には雄ネジが形成されており、これが図３に示される雌ネジが形成された穴２９に螺合される。
【００３７】
なお、ここでは蓋体２４がＹ方向に沿って複数に分割して設けられている例が記載されているが、これらを分割せずに１つの蓋体２４として取り扱っても良い。その方が、蓋体２４の取り付けが簡便となる。また、蓋体２４には熱膨張が生じるので、熱膨張率が小さいモリブデンやタングステンのような高融点材料を蓋体２４に使用することが望まれる。一方で、蓋体２４を分割しておくと、１つの大きな蓋体２４に比べて蓋体２４の熱膨張による伸びを許容できうる程度の小さなものにすることができる。さらに、蓋体６を分割して設けておくと、熱変形の大きい蓋体のみを交換することができるので、部材交換に要する費用を低額に抑えることが期待できる。
【００３８】
図２に示されるスリット電極２０から、一部の蓋体２４を取り除いて、電極棒２３の端部近傍を拡大した様子が図４に示されている。この図４に示されているように、電極支持部２７に各電極棒２３を配置した場合、その長手方向に隙間３０が形成される。この隙間３０が形成されているので、各電極棒２３がその長手方向に移動可能に支持されることになる。また、この隙間３０によって、熱による各電極棒２３の伸縮を許容することができる。なお、この隙間３０は長手方向のいずれか一方に形成されていれば良い。一方、図４の例では、電極棒２３の短手方向において、電極支持部２７との間に隙間を有さないような構成が描かれているが、これに限られない。例えば、短手方向において、電極棒２３の熱変形による伸縮が見られる場合には、それを許容するできうる程度の若干の隙間を設けておいても良い。
【００３９】
図４を線Ａ−Ａで切断した際の断面図が図５に描かれている。各電極棒２３の断面は、図５（ａ）に示されるように凸形状のものであってもいいし、図５（ｂ）に示されるように円形であっても良い。
【００４０】
図６には、電極枠体２１の開口部２２の外周領域に冷媒流路Ｒが形成されている様子が描かれている。この図において、ＲＩＮは冷媒流入口を指し、ＲОＵＴは冷媒流出口を指す。なお、開口部２２の外周領域とは、開口部２２の外側に位置する領域を意味する。これを換言すれば、電極枠体２１において、開口部２２を除く領域のことを言う。また、冷媒流路Ｒに記載の矢印は、流路内を流れる冷媒の向きを表している。
【００４１】
このような冷媒流路Ｒを設けておくことで、電極枠体２１の熱による変形を抑制することができるので、スリット状開口部２６の形状変化を十分に抑えることができる。
【００４２】
この冷媒流路Ｒは複数設けられていても良い。そのようにすると冷却能力が向上する。この例が図７に示されている。図７では第１の冷媒流路Ｒ１と第２の冷媒流路Ｒ２とが電極枠体２１に設けられている。Ｒ１ＩＮは第１の冷媒流路Ｒ１の冷媒流入口を指し、Ｒ１ОＵＴは第１の冷媒流路の冷媒流出口を指す。同様に、Ｒ２ＩＮとＲ２ОＵＴは、それぞれ第２の冷媒流路Ｒ２の冷媒流入口と流出口を指す。
【００４３】
一般的に、ＲＩＮの近傍では冷媒の温度は十分に低いが、ＲОＵＴの近傍では冷媒の温度がいくらか上昇してしまうので、冷却ムラが生じる。この冷却ムラによって、スリット電極２０に変形を生じさせてしまう恐れがある。
【００４４】
この点を改善した構成が、図８に描かれている。ここに記載されている２つの冷媒流路の太さ、流路を構成する部材、そこを流れる冷媒の種類、温度はおおよそ同一のものである。図８では第１の冷媒流路Ｒ１の冷媒流入口と第２の冷媒流路Ｒ２の冷媒流出口とが隣り合って配置されている。そして、第１の冷媒流路Ｒ１の冷媒流出口と第２の冷媒流路Ｒ２の冷媒流入口も、隣り合って配置されている。また、第１の冷媒流路Ｒ１を流れる冷媒の向きが開口部２２を中心にして反時計回りであるのに対して、第２の冷媒流路Ｒ２を流れる冷媒の向きが開口部２２を中心にして時計回りとなるように設定されている。このような構成にしたので、電極枠体２１をおおよそ均一に冷却させることが可能となり、ひいては冷却ムラによって生じる電極枠体２１の変形を抑制させることが可能となる。
【００４５】
なお、冷却ムラを少なくするには、図８に示された構成の他に様々な変形例が考えられる。これらについて、図９〜図１３を用いて説明する。なお、これらの変形例で述べられる複数の冷媒流路の材質や各冷媒流路を流れる冷媒の種類や温度はおおよそ同一のものとする。
【００４６】
図９には、図８と同様に各冷媒流路の入口と出口を隣合わせになるように配置し、各冷媒流路（Ｒ１、Ｒ２）で開口部２２を中心にして互いに反対周りとなるように冷媒を流す構成が開示されている。
【００４７】
図９では各冷媒流路（Ｒ１、Ｒ２）を、開口部２２を囲むようにおおよそ半周分ずつ設けている。この場合、図８の構成に比べて、冷媒流路の長さが短くて済むので、冷媒流路を設けるための電極枠体２１の加工手間を省略することが期待できる。また、冷媒流路として配管を取り付ける場合にはその材料費を低減させることが期待できる。
【００４８】
図１０には、４本の冷媒流路Ｒ１〜Ｒ４を用いた例が記載されている。ここでは、第１の冷媒流路Ｒ１と第２の冷媒流路Ｒ２とが第一の対を成し、第３の冷媒流路Ｒ３と第４の冷媒流路Ｒ４とが第二の対を成している。対を成す各冷媒流路に着目すると、図８と同様に各冷媒流路の入口と出口とが隣り合って配置されているとともに、各冷媒流路を流れる冷媒の向きが開口部２２を中心にして逆向きとなるように設定されている。このような構成を用いても良い。
【００４９】
図１１（ａ）には、スリット電極２０をＺ方向から見たとき、開口部２２の開口中心３１に対して点対称となるように対となる第１の冷媒流路Ｒ１の冷媒流入口Ｒ１ＩＮと第２の冷媒流路Ｒ２の冷媒流入口Ｒ２ＩＮが配置されている。また、第１の冷媒流路Ｒ１の冷媒流出口Ｒ１ОＵＴと第２の冷媒流路Ｒ２の 冷媒流出口Ｒ２ОＵＴも同様に点対称となるように配置されている。そして、各冷媒の流路において、反時計回りとなる方向に冷媒が流れるように設定されている。
【００５０】
また、図１１（ｂ）には、図１１（ａ）に記載の線Ｂ−Ｂによる断面図が記載されている。ここに記載されているように各冷媒流路Ｒ１、Ｒ２は Ｚ方向の位置が異なるＸＹ平面内に配置されていても構わない。また、流路全体をＺ方向の位置が同じ平面内に配置し、流入出口の部分のみをＺ方向で異なる位置に配置するようにしても良い。なお、この例では、冷媒流路を流れる冷媒の向きを反時計回りとなるような向きに設定する例について述べたが、これとは反対に時計周りとなるような向きに設定しても良い。
【００５１】
電極枠体２１の材料がアルミニウムのように比較的熱伝導率が高い金属で構成されている場合、開口部２２の外周領域において、開口部２２の周囲を囲むようにして冷媒流路を配置する必要がない。例えば、電極枠体２１の形状が直方体であり、図１２に示されているようにＺ方向から見た面が長方形状をしている場合、長辺方向であるＹ方向に沿って開口部２１をＸ方向から挟むように第１の冷媒流路Ｒ１と第２の冷媒流路Ｒ２とを配置しておけば良い。なお、この図１２の例も図１１の例と同じく、各冷媒流路の冷媒流入口と冷媒流出口との関係が、開口部２２の開口中心３１に対して、点対称となるように配置されている。そして、ここでは図１１の例と異なり、各冷媒流路を流れる冷媒の向きは互いに反対方向となるように設定されている。なお、冷却ムラを考慮する必要がなければ、各冷媒流路を流れる冷媒の向きを同じ方向にしておいても良い。
【００５２】
このような構成にしておけば、電極枠体２１の長辺部分に配置された各冷媒流路からの冷気が電極枠体２１の短辺方向に伝達されて、電極枠体２１の全体が冷却されることが期待できる。また、この構成を用いると、各冷媒流路を直線上に設けるだけで良いので、これまでに説明した冷媒流路の例に比べて、電極枠体２１の内部に冷媒流路を作る際の手間を大幅に省略することができる。
【００５３】
図１３には、図１２の構成にさらに２本の冷媒流路を加えた例が記載されている。ここでは、第１の冷媒流路Ｒ１と第２の冷媒流路Ｒ２とが第一の対を成し、第３の冷媒流路Ｒ３と第４の冷媒流路Ｒ４とが第二の対を成している。対を成す各冷媒流路に着目すると、図１１の例と同様に各冷媒流路の冷媒流入口と冷媒流出口とが開口中心３１に対して点対称となるように配置されている。そして、対となる冷媒流路を流れる冷媒の向きが互いに逆向きとなるように設定されている。このような構成を用いても良い。なお、図１２の例と同じく、冷却ムラを考慮しない場合には、対となる冷媒流路を流れる冷媒の向きを同じ向きとなるように設定しても良い。
【００５４】
以上のように図９〜図１３に述べたような構成を用いても図８の構成と同様に場所に応じた冷却能力をおおよそ均一なものにすることができ、冷却ムラを抑制することができる。
【００５５】
さらに、上記例では、一対あるいは二対の冷媒流路を配置する構成について述べたが、それに限らず、三対以上の冷媒流路を設けるようにしても良い。
【００５６】
＜その他の変形例＞
これまでの実施形態では、電極枠体２１の蓋体取り付け部２８の外側領域に冷媒流路Ｒが設けられていたが、図１４のように蓋体取り付け部２８の下方（Ｚ方向側）に配置しておいても良い。
【００５７】
更に、これまで蓋体２４を有する電極枠体２１の構成について述べたが、このような構成以外に、図１５（ａ）に示される電極枠体２１を用いても良い。この電極枠体２１は、左側電極枠体２１Ｌと右側電極枠体２１Ｒとの２つの電極枠体を組み合わされたもので、両枠体の組み合わせは、Ｙ方向端部で雄ネジが形成されたボルト３２と雌ネジが形成されたナット３３とを螺合させることで行なわれる。
【００５８】
この電極枠体２１では、電極棒支持部２７が電極枠体２１のＺ方向における略中央部分に形成されており、ここに各電極棒２３の端部が配置される。この電極支持部２７の様子が、図１５（ａ）に記載の線Ｃ−Ｃによる断面図である図１５（ｂ）に描かれている。
【００５９】
また、電極枠体２１の構成について、図１５（ａ）、（ｂ）に示された例の他に図１６（ａ）、（ｂ）に示される構成を用いても良い。両者は、２つに分割された電極枠体２１Ｌ、２１Ｒの分割構造が異なる。図１５（ａ）、（ｂ）に開示の構成はＸ方向に２つの電極枠体２１Ｌ、２１Ｒが分割される構成であったが、図１６（ａ）、（ｂ）に開示の構成はＺ方向に分割される。このような電極枠体２１の構成にも本発明は適用できる。
【００６０】
本発明が適用される電極枠体２１に形成される開口部２２は長方形状である必要はなく、それ以外の形状であっても良い。例えば、円形状や楕円形状、多角形状のものであっても良く、開口部２２に電極棒２３を配置した際に、イオンビーム３を通過させるスリット状開口部２６が形成されるものであれば、どのような形状であっても良い。
【００６１】
電極棒２３の材質としては、高温に加熱されることから高融点材料（例えば、モリブデン、タングステン）が用いられることが考えられる。
【００６２】
上述した実施形態では、イオンビーム照射装置に用いられるイオン源に本発明のスリット電極２０が適用される例について述べてきたが、電子ビーム照射装置で用いられる電子源に本発明のスリット電極２０を適用させても良い。電子源においてもイオン源と同じく、電子ビームの引出し時に電極部が加熱される問題が生じるので、本発明のスリット電極２０を適用させることができる。
【００６３】
前述した以外に、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良および変更を行っても良いのはもちろんである。
【符号の説明】
【００６４】
１・・・イオン源
２０・・・スリット電極
２１・・・電極枠体
２２・・・開口部
２３・・・電極棒
２４・・・蓋体
２５・・・ネジ
２６・・・スリット状開口部
２７・・・電極支持部
２８・・・蓋体取り付け部
２９・・・穴
３０・・・隙間
Ｒ・・・冷媒流路
ＲＩＮ・・・冷媒流入口
ＲОＵＴ・・・冷媒流出口
Ｒ１・・・第１の冷媒流路
Ｒ２・・・第２の冷媒流路
Ｒ３・・・第３の冷媒流路
Ｒ４・・・第４の冷媒流路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口部を有する電極枠体と、
長手方向において前記電極枠体に対して移動可能に支持されているとともに、前記長手方向と略直交する方向に沿って前記開口部に並設された複数本の電極棒とを備えたスリット電極であって、
前記電極枠体には、少なくとも前記開口部の外周領域の一部に冷媒を流入する為の冷媒流入口と前記電極枠体から冷媒を流出する為の冷媒流出口とを備えた冷媒流路が設けられていることを特徴とするスリット電極。
【請求項２】
前記冷媒流路が複数本設けられていることを特徴とする請求項１記載のスリット電極。
【請求項３】
前記冷媒流路は前記開口部を囲むように配置された少なくとも一対の冷媒流路で構成されているとともに、対を成す前記冷媒流路において、一方の冷媒流路に設けられた冷媒流入口と他方の冷媒流路に設けられた冷媒流出口が隣り合って配置されていて、かつ、前記開口部の周りを流れる冷媒の向きが、各冷媒流路で互いに同じ向きとなるように構成されていることを特徴とする請求項２記載のスリット電極。
【請求項４】
前記冷媒流路は前記開口部を囲むように配置された少なくとも一対の冷媒流路で構成されているとともに、対を成す前記冷媒流路において、各冷媒流路に設けられた冷媒流入口と冷媒流出口とが前記開口部の中心に関して点対称となるように配置されていて、かつ、前記開口部の周りを流れる冷媒の向きが、各冷媒流路で互いに同じ向きとなるように構成されていることを特徴とする請求項２記載のスリット電極。
【請求項５】
前記冷媒流路は前記開口部を囲むように配置された少なくとも一対の冷媒流路で構成されているとともに、対を成す前記冷媒流路において、各冷媒流路に設けられた冷媒流入口と冷媒流出口とが前記開口部の中心に関して点対称となるように配置されていて、かつ、前記開口部の周りを流れる冷媒の向きが、各冷媒流路で互いに逆向きとなるように構成されていることを特徴とする請求項２記載のスリット電極。
【請求項６】
前記開口部は長方形状であり、前記開口部の長辺方向に沿って前記複数本の電極棒が並設されているとともに、前記開口部をその短辺方向に挟んで、前記開口部の長辺方向に沿って少なくとも一対の直線形状の冷媒流路が設けられていることを特徴とする請求項２記載のスリット電極。
【請求項７】
荷電粒子ビーム引出し用の電極として、請求項１、２、３、４、５または６記載のスリット電極を備えていることを特徴とする荷電粒子ビーム発生装置。
【請求項１】
開口部を有する電極枠体と、
長手方向において前記電極枠体に対して移動可能に支持されているとともに、前記長手方向と略直交する方向に沿って前記開口部に並設された複数本の電極棒とを備えたスリット電極であって、
前記電極枠体には、少なくとも前記開口部の外周領域の一部に冷媒を流入する為の冷媒流入口と前記電極枠体から冷媒を流出する為の冷媒流出口とを備えた冷媒流路が設けられていることを特徴とするスリット電極。
【請求項２】
前記冷媒流路が複数本設けられていることを特徴とする請求項１記載のスリット電極。
【請求項３】
前記冷媒流路は前記開口部を囲むように配置された少なくとも一対の冷媒流路で構成されているとともに、対を成す前記冷媒流路において、一方の冷媒流路に設けられた冷媒流入口と他方の冷媒流路に設けられた冷媒流出口が隣り合って配置されていて、かつ、前記開口部の周りを流れる冷媒の向きが、各冷媒流路で互いに同じ向きとなるように構成されていることを特徴とする請求項２記載のスリット電極。
【請求項４】
前記冷媒流路は前記開口部を囲むように配置された少なくとも一対の冷媒流路で構成されているとともに、対を成す前記冷媒流路において、各冷媒流路に設けられた冷媒流入口と冷媒流出口とが前記開口部の中心に関して点対称となるように配置されていて、かつ、前記開口部の周りを流れる冷媒の向きが、各冷媒流路で互いに同じ向きとなるように構成されていることを特徴とする請求項２記載のスリット電極。
【請求項５】
前記冷媒流路は前記開口部を囲むように配置された少なくとも一対の冷媒流路で構成されているとともに、対を成す前記冷媒流路において、各冷媒流路に設けられた冷媒流入口と冷媒流出口とが前記開口部の中心に関して点対称となるように配置されていて、かつ、前記開口部の周りを流れる冷媒の向きが、各冷媒流路で互いに逆向きとなるように構成されていることを特徴とする請求項２記載のスリット電極。
【請求項６】
前記開口部は長方形状であり、前記開口部の長辺方向に沿って前記複数本の電極棒が並設されているとともに、前記開口部をその短辺方向に挟んで、前記開口部の長辺方向に沿って少なくとも一対の直線形状の冷媒流路が設けられていることを特徴とする請求項２記載のスリット電極。
【請求項７】
荷電粒子ビーム引出し用の電極として、請求項１、２、３、４、５または６記載のスリット電極を備えていることを特徴とする荷電粒子ビーム発生装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１２−１９５０７７（Ｐ２０１２−１９５０７７Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５６５５４（Ｐ２０１１−５６５５４）
【出願日】平成２３年３月１５日（２０１１．３．１５）
【出願人】（３０２０５４８６６）日新イオン機器株式会社 (161)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１５日（２０１１．３．１５）
【出願人】（３０２０５４８６６）日新イオン機器株式会社 (161)
【Ｆターム（参考）】
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