DE3689232T2 - Ionenquelle. - Google Patents

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
• Die Erfindung betrifft eine Ionenquelle, spezieller eine Ionenquelle, die zum Erzeugen reaktionsfähiger Ionen geeignet ist.
• Bei einer Ionenquelle, insbesondere bei einer Hochleistungsionenquelle werden verschiedene Entladungen wie Glimmentladung, Bogenentladung und Hochfrequenzentladung in einer Niederdruck-Entladungskammer vorgenommen, um Gas in der Entladungskammer zu ionisieren, um dem Plasma Ionen zu entnehmen.
• Bei einer solchen Ionenquelle werden magnetische Cusp- oder Umkehrpolfelder in der Entladungskammer ausgebildet, um ein Plasma mit hoher räumlicher Gleichförmigkeit zu erzeugen (siehe JP-A-56-79900 und JP-A-57-185653).
• Bei einer derartigen Vorrichtung aus dem Stand der Technik wird eine Bogenentladung dadurch hervorgerufen, daß ein in einem Plasmagefäß angeordneter Faden als Kathode und eine Wand des Plasmagefäßes als Anode zum Ionisieren eingeleiteten Gases verwendet wird, und das Plasma wird im Innenraum des Gefäßes unter Verwendung der magnetischen Umkehrpolfelder eingeengt, wodurch diese wirksam genutzt werden. Die magnetischen Eigenschaften von zum Erzeugen der magnetischen Umkehrpolfelder verwendeten Permanentmagnete verschlechtern sich. Um ein Verschlechtern der magnetischen Eigenschaften der Permanentmagnete zum Erzeugen der magnetischen Umkehrpolfelder zu verhindern, wird das Plasmagefäß gekühlt, um zu verhindern, daß die Temperatur der Permanentmagnete zu stark ansteigt.
• Jedoch scheidet sich in einer Ionenquelle unter Verwendung magnetischer Umkehrpolfelder dann, wenn ein Verbindungsgas (Fluor- oder Chlorverbindung) zum Erzeugen des Plasmas ionisiert wird, ein elektrisch isolierendes, hochmolekulares Erzeugnis an einer Wand des Plasmagefäßes durch eine Plasmapolymerisierreaktion des Verbindungsgases ab. Da das Plasmagefäß eine Anode ist, bei der es sich um die positive Elektrode für eine Gleichspannungs-Bogenentladung handelt, wird die Entladung instabil oder sie kann angehalten werden, und der Grundbetrieb der Ionenquelle wird unterbrochen und eine stabile Entladung mit dem Verbindungsgas kann nicht erzielt werden.
• Die obigen Schwierigkeiten treten auch in einer Ionenquelle auf, wie sie aus US-A-4,481,062 bekannt ist, im Hinblick auf welche der erste Teil von Anspruch 1 formuliert wurde, und entsprechend in einer Vorrichtung gemäß EP-A-0 054 621. Bei diesen beiden Vorrichtungen aus dem Stand der Technik sind die Permanentmagnete, die zum Erzeugen mehrerer magnetischer Umkehrpolfelder im Plasmagefäß dienen, innerhalb des Gefäßes angeordnet. Wie ebenfalls oben beschrieben, sind Kühleinrichtungen in jeder dieser beiden Vorrichtungen erforderlich.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
• Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Ionenquelle anzugeben, die es erlaubt, eine Entladung in einem Verbindungsgas aufrecht zu erhalten, um ein stabiles Plasma zu erzeugen.
• Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 definierte Vorrichtung gelöst. Gemäß der Erfindung sind die Permanentmagnete außerhalb des Plasmaerzeugungsgeräts angeordnet, so daß sie dem Plasma nicht ausgesetzt sind und nicht direkt durch dieses aufgeheizt werden. Gleichzeitig werden die Anodenelektroden durch den Fluß von durch das Plasma beschleunigten Elektronen auf hoher Temperatur gehalten, und Plasmaerzeugnisse scheiden sich kaum auf den Anodenelektroden ab.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
• Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt eines Ausführungsbeispiels der Erfindung;
• Fig. 2 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Hauptabschnitts von Fig. 1;
• Fig. 3 zeigt einen Schnitt eines anderen Ausführungsbeispiels des Hauptabschnitts von Fig. 1;
• Fig. 4 und 5 zeigen Längsschnitte anderer Ausführungsbeispiele der Erfindung;
• Fig. 6A zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung;
• Fig. 6B zeigt eine Draufsicht auf die Innenseite der oberen Abdeckung in Fig. 6A;
• Fig. 7 zeigt einen Schnitt entlang einer Linie VII-VII in Fig. 6;
• Fig. 8 zeigt ein Diagramm zu einer Plasmaeigenschaft bei einer Vorrichtung aus dem Stand der Technik;
• Fig. 9 zeigt ein Diagramm zu einer Plasmaeigenschaft bei der Erfindung;
• Fig. 10 zeigt einen Längsschnitt eines anderen Ausführungsbeispiels der Erfindung;
• Fig. 11 zeigt einen Schnitt entlang einer Linie XI-XI in Fig. 10;
• Fig. 12 bis 15 zeigen perspektivische Darstellungen von Ausführungsbeispielen eines Hauptabschnitts der Erfindung.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
• Fig. 1 zeigt einen Schnitt eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Ionenquelle. Die Ionenquelle weist ein im wesentlichen zylindrisches Plasinaerzeugungsgefäß 1 auf, an dessen Außenumfang mehrere Permanentmagnete 2 mit abwechselnden Polaritäten angeordnet sind (siehe Fig. 7). Auf dem Plasmaerzeugungsgefäß 1 sind eine obere Abdeckung 5 mit mehreren Permanentmagneten 3 und ein Gaseinlaßanschluß 4 zum Einleiten von Gas, das ein Verbindungsgas wie CF&sub4; (Tetrafluormethan) oder eine Mischung aus CF&sub4; und Ar enthält, vorhanden. Die obere Abdeckung 5 trägt eine Kathode 6, die einen haarnadelförmigen Wolframfaden verwendet, der auf einer Mittelachse des Plasmaerzeugungsgefäßes 1 angeordnet ist. Ionen in dem im Plasmaerzeugungsgefäß 1 ausgebildeten Plasma werden durch Elektroden 8 und 9 mit einer Anzahl kleiner Öffnungen als Ionenstrahl entnommen, wie er durch einen Pfeil dargestellt ist, und auf ein Werkstück gestrahlt.
• Die mehreren Permanentmagnete 2 sind entlang dem Außenumfang des Gefäßes in solcher Weise angeordnet, daß die Pole N und die Pole S derselben zur Mittelachse des Zylinders hin ausgerichtet sind, um Magnetlinien-Umkehrpolfelder im Gefäß zu errichten. Wasserkühlungsleitungen 7 sind zwischen jeweiligen Permanentmagneten angeordnet, um eine Verschlechterung des Leistungsvermögens der Permanentmagnete aufgrund eines Temperaturanstiegs zu verhindern. Eine Anodenelektrode 10 ist im Plasmaerzeugungsgefäß 1 angeordnet. Die Anodenelektrode 10 besteht aus unmagnetischem, rostfreiem Stahl mit einer Dicke von 0,5 mm, und sie wird durch einen Zylinder mit einer Länge von 150 mm gebildet, der entlang einer Mittelachse in zwei Teile aufgespalten ist (siehe Fig. 2). Ein magnetisches Material 11 aus Eisen ist an den Außenumfang der Anode punktgeschweißt. Das magnetische Material 11 wird durch die Permanentmagnete 2 angezogen und so an der Innenwand des Plasmaerzeugungsgefäßes 1 gehalten, daß die Anodenelektrode 10 fest an der Innenfläche des Plasmaerzeugungsgefäßes 1 gehalten wird. Die Anodenelektrode 10 ist nicht auf die Zweielementstruktur beschränkt, sondern es kann eine Dreielement-, Vierelement- oder Achtelementstruktur sein. Die obere Abdeckung 5 trägt auch eine scheibenförmige Anodenelektrode 10, die dieselbe Funktion wie die zylindrische Anodenelektrode 10 zustande bringt.
• Ein Gas enthaltendes Verbindungsgas wie CF&sub4; oder eine Mischung aus CF&sub4; und Ar wird durch den Gaseinlaßanschluß 4 eingeleitet, und eine Gleichspannung wird zwischen die Kathode 6 mit dem Wolframfaden und die Anode 10 gelegt, um das Gas durch thermische Elektronen der Kathode 6 zu ionisieren, um ein Plasma zu erzeugen. Ein Ionenstrahl wird dem Plasma durch die Elektroden 8 und 9 entnommen und auf ein Werkstück gestrahlt.
• Wie oben beschrieben ist dadurch, daß die Anodenelektrode 10 im Plasmaerzeugungsgefäß 1 über das Eisenteil 11 mit kleinem Querschnitt angeordnet ist, diese Anode 10 elektrisch mit dem Plasmaerzeugungsgefäß 1 verbunden, aber thermisch isoliert, und demgemäß wird sie nicht gekühlt, und die zwischen der Anode 10 und dem Plasma beschleunigten Elektronen strömen herein, um die Anodenelektrode 10 aufzuheizen. Demgemäß werden die Anodenelektroden 10 auf viel höherer Temperatur gehalten als das Plasmaerzeugungsgefäß 1. Infolgedessen scheiden sich elektrisch isolierende, hochmolekulare Materialien, wie sie durch die Entladung des Verbindungsgases erzeugt werden, kaum auf der Anodenelektrode 10 ab, und instabile Entladung und ein Anhalten der Entladung werden verhindert, und der Grundbetrieb der Ionenquelle wird deutlich verbessert, und stabile Entladung des Verbindungsgases wird aufrecht erhalten.
• Wenn ein Plasmaerzeugungsgefäß 1 mit großem Durchmesser, wie einem Innendurchmesser von "600 mm", verwendet wird, ist eine heiße Anodenelektrode wie die Anodenelektrode 10 an der oberen Abdeckung 5 erforderlich, da die Hauptentladung zwischen der oberen Abdeckung 5 und der Kathode 6 erfolgt. Wenn ein Teil des magnetischen Materials 11, das die Anodenelektrode 10 hält, durch ein isolierendes Material 13 isoliert wird, wie in Fig. 3 dargestellt, kann ein anderes Potential als dasjenige des Plasmaerzeugungsgefäßes 1 von einer Spannungsversorgung 14 an die Anodenelektrode 10 gelegt werden. So kann eine geeignete Spannung an die Anode gelegt werden, um die Einengung der Elektroden oder Ionen zu verbessern. Zu Beginn des Betriebs beim Aktivieren der Ionenquelle befindet sich die Anodenelektrode 10 auf Raumtemperatur und es kann sich ein isolierendes, hochmolekulares Erzeugnis auf der Anodenelektrode abscheiden, was instabile Entladung hervorruft. In einem solchen Fall wird Plasma durch Ar-Gas oder H&sub2;-Gas gebildet, um die Anodenelektrode 10 vorzuheizen, und nachdem die Anodenelektrode 10 aufgeheizt wurde, wird CF&sub4;- Gas eingeleitet, um eine stabile Entladung aufrecht zu erhalten. Durch Anordnen eines Temperatursensors wie eines Thermoelements an der Anodenelektrode 10 wurde bestätigt, daß eine stabile Entladung erhalten wird, wenn sich die Anodenelektrode auf 150-200ºC oder höher befindet.
• Wenn die Anodenelektrode 10 auf hoher Temperatur gehalten wird, wird die Abscheidung eines elektrisch isolierenden, hochmolekularen Erzeugnisses verhindert, jedoch scheidet sich ein niedrigmolekularer Feststoff wie Kohlenstoff ab. Selbst in einem solchen Fall kann die Anodenelektrode 10 leicht ausgetauscht oder gereinigt werden, da sie durch Magnetkräfte gehalten wird.
• Da jedoch der Austausch oder das Reinigen der Anodenelektrode 10 ein erneutes Evakuieren des Plasmaerzeugungsgefäßes 1 durch eine Vakuumpumpe erfordert, ist dies mit einem beträchtlichen Zeitverlust verbunden. Wenn Wasserstoffplasma verwendet wird, wird ein hochmolekulares Erzeugnis, wie Fluor oder Chlor, das auf der Hochtemperatur-Anodenelektrode 10 abgeschieden ist, durch die Reduktion durch die Wasserstoffionen zersetzt, und im Kohlenstoff enthaltenes Fluor kann durch eine Vakuumpumpe aus dem System geleitet werden, so daß eine stabile Entladung wiedererlangt wird und Befreiung von einer Wartungsarbeit wie dem Austauschen oder Reinigen der Anodenelektrode 10 besteht.
• Fig. 4 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Statt der Kathode 6 mit dem Wolframfaden, wie in Fig. 1 dargestellt, werden aus einem durch elektrodenlose Entladung gebildeten Plasma, wie einem HF-Plasma oder einem Mikrowellenplasma entnommene Elektronen und eine Hohlkathode verwendet. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel sind ein Glasrohr 16 mit einem Gaseinlaßanschluß 4 und HF-Spule 14 in der Mitte der oberen Abdeckung 5 des Plasmaerzeugungsgefäßes mit den Permanentmagneten 3 über eine Elektronenentnahmeelektrode 17 und ein isolierendes Abstandsstück 18 angeordnet. Elektronen werden im Glasrohr erzeugt und in das Plasmaerzeugungsgefäß 1 eingestrahlt. Der andere Aufbau ist identisch mit demjenigen des in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiels.
• Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel wird stabile Entladung aufrecht erhalten. Da kein Faden vorliegt, der bei 2000ºC bis 3000ºC zerstört wird, kann ein Auswechseln eines Fadens vermieden werden.
• Bei einem Ausführungsbeispiel wie es in Fig. 5 dargestellt ist, ist ein Werkstück 20 an einer Position der Entnahmeelektroden 8 und 9 in der in Fig. 1 dargestellten Ionenquelle angeordnet, um das Werkstück 20 direkt dem Plasma auszusetzen, um Ätzen zu ermöglichen. Dieselben Vorteile wie diejenigen bei Fig. 1 werden erzielt. Ferner ist, da die Ionen nicht beschleunigt werden, die Beschädigung des Werkstücks durch Ionenstrahlbombardierung minimal.
• Die Fig. 6 und 7 zeigen ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Ein eine Verbindung wie CF&sub4; oder eine Mischung von CF&sub4; und Ar enthaltendes Gas wird vom Gaseinlaßanschluß 4 her eingeleitet. Die Kathode 6 mit dem Faden, dem Strom von einer Spannungsversorgung 22 zugeführt wird, ist im zylindrischen Plasmaerzeugungsgefäß 1 angeordnet. Eine Gleichspannung wird von einer Spannungsversorgung 23 zwischen die Kathode 6 und das Gefäß 1 gelegt, und das Gas wird durch von der Kathode 6 emittierte thermische Elektronen ionisiert, um im Gefäß 1 ein Plasma zu bilden. Geeignete Spannungen werden von Spannungsversorgungen 24 und 25 an die Entnahmeelektroden 8 und 9 gelegt, die eine Anzahl kleiner Öffnungen aufweisen, um die Ionen aus dem Plasma zu entnehmen. Die Elektrode 8 ist über einen Widerstand 26 mit dem Gefäß 1 verbunden. Eine Anzahl von Permanentmagneten 2 errichtet ein linienförmiges Umkehrpolfeld 27 im Plasmaerzeugungsgefäß 1. Wasserkühlleitungen 7 sind um die Permanentmagneten 2 angeordnet, um ein Verschlechtern des Leistungsvermögens aufgrund eines Temperaturanstiegs der Permanentmagnete zu verhindern.
• An der Innenwand des Plasmaerzeugungsgefäßes 1 ist eine elektrisch mit dem Gefäß 1 verbundene Elektrode 28 entlang dem Innenumfang so angeordnet, daß ihre Längsrichtung entlang der Achse des Gefäßes 1 ausgerichtet ist. Die Elektrode 28 ist vorzugsweise in der Mitte des linienförmigen Umkehrpolfeldes angeordnet, d. h. innerhalb der Permanentmagnete 2.
• Die von der Kathode 6 emittierten Elektronen ionisieren das Gas und bewegen sich zur Innenwand des Gefäßes 1, das die Anode ist. Durch das von dem Permanentmagneten 2 erzeugte linienförmige Umkehrpolfeld 27 vollführen sie eine spiralförmige Bewegung. Die meisten von ihnen konzentrieren sich zum Ende der Elektrode 28 hin, an der sich die Magnetflüsse und das elektrische Feld konzentrieren. Deingemäß wird das Ende des Vorsprungs dauernd durch die Elektrodenbombardierung und durch Joule-sche Wärme auf hohe Temperatur aufgeheizt, so daß das Abscheiden eines elektrisch isolierenden Reaktionsprodukts verhindert ist und stabile Bogenentladung erzielt wird.
• Beispiele für Entladungseigenschaften einer Vorrichtung aus dem Stand der Technik und der aktuellen Vorrichtung sind in den Fig. 8 und 9 dargestellt. Sie zeigen Beziehungen zwischen den Spannungen der Bogenspannungsversorgung 23 und den Bogenströmen bei einem konstanten Fadenstrom in CF&sub4;-Gas.
• Fig. 8 zeigt die Entladungseigenschaft für die Vorrichtung aus dem Stand der Technik. Zu Beginn der Entladung, wenn das Plasmaerzeugungsgefäß nicht verschmutzt ist, beginnt die Bogenentladung bei ungefähr 30 Volt. Nach einer Entladung bei einer Bogenspannung von 80 Volt für 120 Minuten hat sich ein CF&sub4;-Reaktionsprodukt an der Innenwand des Plasmaerzeugungsgefäßes abgeschieden, so daß die Bogenentladung angehalten wird, wenn die Bogenspannung auf 75 Volt abgesenkt wird. Um die Bogenentladung neu zu starten, muß die Bogenspannung auf 95 Volt angehoben werden.
• Bei der aktuellen Vorrichtung beginnt, wie dies in Fig. 9 dargestellt ist, die Entladung bei ungefähr 20 Volt nach 120 Minuten Entladung, und stabile Bogenentladung wird mit einer Bogenspannung von 50 Volt oder höher erzielt.
• Die Fig. 10 und 11 zeigen ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel sind leitende Halteteile 31 im Gefäß 1 angeordnet, um die die Permanentmagneten 2 angeordnet sind, und leitende Drähte 30 sind dazwischen aufgespannt. Die Elektronen konzentrieren sich zu den Drähten 30 hin, so daß die Drähte 30 auf hoher Temperatur gehalten werden. Ferner können die Drähte 30 an der Innenseite der oberen Abdeckung angeordnet werden, wie in den Fig. 6A und 6B dargestellt.
• Bei den bisher erläuterten Ausführungsbeispielen sind die Vorsprünge oder Drähte direkt am Gefäß befestigt. Alternativ kann eine Anode mit Vorsprüngen oder Drähten im Plasmagefäß angeordnet werden.
• Fig. 12 zeigt eine Anode mit Vorsprüngen 32, die durch Ringe 33 festgehalten werden. Die Anode ist in solcher Weise angebracht, daß die Vorsprünge 32 im wesentlichen zu den am Gefäß angeordneten Permanentmagneten ausgerichtet sind. Auf diese Weise wird der oben beschriebene Vorteil erzielt.
• Fig. 13 zeigt eine Anode mit leitenden Drähten 42, die zwischen Ringen 41 aufgespannt sind, die von Halteteilen 43 gehalten werden. Die leitenden Drähte 42 sind im wesentlichen zu den am Gefäß angeordneten Permanentmagneten ausgerichtet.
• Bei den in den Fig. 12 und 13 dargestellten Ausführungsbeispielen kann die Anodenanordnung aus dem Gefäß entnommen werden und die Wartung der Anode ist erleichtert.
• Die Fig. 14 und 15 zeigen andere Ausführungsbeispiele der Anode. In Fig. 14 sind Vorsprünge 51 am Innenumfang des leitenden Zylinders 52 ausgebildet. In Fig. 15 sind leitende Drähte 63 zwischen Halteteilen 62 aufgespannt, die am Innenumfang des leitenden Zylinders 61 ausgebildet sind. Die Vorsprünge 51 oder die leitenden Drähte 62 sind im wesentlichen zu den am Plasmagefäß angeordneten Permanentmagneten ausgerichtet. So wird stabile Bogenentladung durch die oben beschriebenen Gründe erzielt. Da die Innenwand des Plasmaerzeugungsgefäßes von einem Zylinder bedeckt ist, wird ferner diese Innenwand des Plasmaerzeugungsgefäßes nicht durch die Entladung verschmutzt. Demgemäß wird, wenn die Art des Entladungsgases zu ändern ist, die Auswirkung durch das vorige Gas durch einfaches Austauschen der Anode beseitigt.
• Bei den in den Fig. 6, 10 und 12-15 dargestellten Ausführungsbeispielen sind Vorsprünge oder dergleichen am Zylinder des Plasmaerzeugungsgefäßes 1 angebracht, wobei die Permanentmagneten nicht nur am Umfang des Zylinders des Gefäßes 1 angeordnet sind, sondern auch an der oberen Abdeckung 5, wie in den Fig. 1, 4 und 5 dargestellt; die Vorsprünge können aber auch am Vakuumgefäß nahe den Magneten angeordnet sein, um den Einengungswirkungsgrad des Plasmas zu verbessern. Wenn die Vorsprünge aus einem Material mit geringerer Leitfähigkeit als Kupfer bestehen, kann die Joule'sche Wärme wirkungsvoll genutzt werden. Wenn die Vorsprünge aus magnetischem Material bestehen, sind die Magnetpole der Umkehrpolfelder vollständig mit den Einfallpositionen der Elektronen ausgerichtet.
• Bei den obigen Ausführungsbeispielen sind zu Beginn der Plasmaerzeugung die Anodenelektrode 10 oder die vorspringenden Elektroden 28 nicht vollständig aufgeheizt und das Plasmaerzeugnis kann sich an diesen Elektroden abscheiden.
• Selbst nachdem die Anodenelektroden aufgeheizt wurden, ist nicht gewährleistet, daß sich kein Plasmaerzeugnis auf diesen Elektroden abscheidet, jedoch kann sich eine bestimmte Menge an Plasmaerzeugnissen abscheiden. In einem solchen Fall verdampft, wenn die Art des zu ionisierenden Gases gewechselt wird, das im vorigen Schritt abgeschiedene Plasmaerzeugnis und es vermischt sich mit dem neu erzeugten Plasmaerzeugnis, was zu einem unerwünschten Erzeugnis führt. Demgemäß muß, wenn die Anodenelektrode ausgetauscht oder gereinigt wird, das Gefäß durch eine Vakuumpumpe evakuiert werden, und es ist eine beträchtliche Zeitspanne für diese Arbeit erforderlich. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht die Anodenelektrode aus einem solchen Material, das mit dem auf der Anodenelektrode abgeschiedenen Plasmaerzeugnis reagiert, um eine leicht verdampfbare Verbindung zu erzeugen. Z.B. bestehen die Anodenelektrode 10, die vorspringenden Elektroden 28, 32, 51 oder die Drähte 30, 42, 63 aus Molybdän Mo und das Gas CF&sub4; wird in das Plasmaerzeugungsgefäß 1 eingeleitet, um ein Plasma zu erzeugen. Dadurch wird an der Oberfläche der aufgeheizten Anodenelektrode Mo durch die folgende Reaktion erzeugt:
• 3CF&sub4; + 2Mo → 3C + 2MoF&sub6;.
• MoF&sub6; wird leicht verdampft, da die Anodenelektrode auf eine sehr hohe Temperatur erhitzt wird, und es wird durch den Ionenstrahl entfernt. Auf diese Weise reagiert dies auf der Anodenelektrode abgeschiedene Plasmaerzeugnis mit der Elektrode, und die Abscheidung des Plasmaerzeugnisses an der Anodenelektrode wird wesentlich verringert. Infolgedessen ist es für das Plasmaerzeugnis schwierig, sich auf der Anodenelektrode abzulagern, und es wird eine stabile Plasmacharakteristik erzielt.
• Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel besteht die Anodenelektrode aus Molybdän, obwohl ein anderes Material wie Wolfram, das mit dem Plasmaerzeugnis reagiert, um eine Verbindung zu ergeben, die leicht verdampft wird, verwendet werden kann.

Claims (11)

1. Ionenquelle, umfassend

ein Vakuumgefäß (1) zur Erzeugung eines Plasmas in dem Gefäß, mit einem Einlaß (4) zur Einleitung von zu ionisierendem Gas und einem Auslaß zur Entnahme eines Ionenstrahls aus dem Plasma,

mehrere längs dem Umfang des Gefäßes (1) angeordnete Dauermagnete (2), die zur Erzeugung mehrerer Cusp-Magnetfelder in dem Gefäß mit ihren N- und S-Polen auf die Mittelachse des Gefäßes (1) gerichtet sind,

eine innerhalb des Gefäßes (1) angeordnete Anoden-Elektrodeneinrichtung (10; 28; 30; 32; 42; 51; 63), und

eine Einrichtung (22, 23) zur Zuführung von Energie zur Erzeugung des Plasmas in dem Gefäß (1), dadurch gekennzeichnet, daß die mehreren Magnete (2) an der Außenseite des Gefäßes (1) angeordnet sind, und

daß die Anoden-Elektrodeneinrichtung mehrere Anoden- Elektroden (10; 28; 30; 32; 42; 51; 63) aufweist, die in dem Gefäß (1) in gegenseitigem Abstand an den mehreren Magneten (2) gegenüberliegenden Stellen derart angeordnet sind, daß sie von den aus dem Plasma emittierten Elektronen auf eine Temperatur aufgeheizt werden, die ausreicht, um Ablagerungen zu verhindern.

2. Gerät nach Anspruch 1, wobei jede Anoden-Elektrode einen linearen Abschnitt (28; 30; 32; 42; 51; 63) aufweist.

3. Gerät nach Anspruch 2, wobei jeder lineare Abschnitt von einem Vorsprung (28; 32; 51) oder einem Draht (30; 42; 63) gebildet ist.

4. Gerät nach Anspruch 2, wobei die linearen Abschnitte aus magnetischem Werkstoff bestehen.

5. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, das ferner ein Bauteil (11; 31; 33; 41; 52; 61, 62) zur Halterung der Anoden-Elektroden (10; 28; 30; ?2; 42; 51; 63) in dem Gefäß (1) umfaßt.

6. Gerät nach Anspruch 5' wobei das Bauteil (11; 31; 33; 41; 52; 61, 62) aus einem im wesentlichen wärmeisolierenden oder einem elektrisch leitfähigen oder einem magnetischen Werkstoff besteht.

7. Gerät nach Anspruch 5, wobei das Bauteil (11) einen Isolator (13) zum Isolieren des Gefäßes (1) von den Anoden- Elektroden (11) aufweist und die Anoden-Elektroden (10) an eine Spannungsversorgung (14) angeschlossen sind.

8. Gerät nach einem der Ansprüche 1 und 5 bis 7, wobei die Anoden-Elektroden (10) von Abschnitten eines Hohlzylinders gebildet sind.

9. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Anoden-Elektroden (10; 28; 30; 32; 42; 51; 63) aus einem Material verhältnismäßig geringer Leitfähigkeit bestehen oder aus einem Material (vorzugsweise Molybdän oder Wolfram), das mit einer in dem Plasma erzeugten Substanz unter Bildung einer leicht verdampfenden Verbindung reagiert.

10. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, das eine Einrichtung zur Erzeugung der Elektronen durch Hochfrequenzentladung umfaßt.

11. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, das eine Kathode (6), vorzugsweise in Form eines Fadens, zum Emittieren von Elektronen in das Gefäß (1) umfaßt.