液体金属イオン源
液体金属イオン源（LMIS）は、液体状態に加熱された金属を用いてエレクトロスプレーを形成し、イオンを生成するイオン源である。[ 1 ] [ 2 ]エレクトロスプレーテイラーコーンは、強い電界を印加することで形成され、高電界を有するコーンの鋭い先端部での電界蒸発によってイオンが生成される。LMISからのイオンは、イオン注入や集束イオンビーム装置で使用される。一般的に、ガリウムは融点、蒸気圧が低く、反応性が比較的低く、またガリウムイオンはイオンミリングに十分な重さがあるため、好んで用いられる。
発達
LMIS技術は、コロイドスラスタ宇宙船推進システムの開発に端を発しています。1960年代初頭に始まった研究で、液体金属が大量のイオンを生成できることが示されました。1970年代初頭までに、これらの成果はLMISイオンマイクロプローブの開発につながりました。当初、この技術の開発においては、液体金属は毛細管によって供給されていました。この方法は、放出電流が低い場合、制御が困難になることがあります。「鈍針」LMIS技術は、1970年代初頭に偶然発見されました。この方法では、液体金属の薄膜を鋭い針の先端まで流します。[ 3 ]
集束イオンビーム
ほとんどの集束イオンビーム機器は、多くの場合ガリウムを含む液体金属イオン源 (LMIS) を使用します。ガリウム LMIS では、ガリウム金属をタングステン針と接触させ、加熱されたガリウムがタングステンを濡らして針の先端に流れ込み、そこで表面張力と電界の反対の力によってカスプ型のテイラーコーンが生成されます。このコーンの先端半径は約 2 nm です。この小さな先端の電界は通常 1 x 10 8 V/cm を超え、ガリウム原子のイオン化と電界放出を引き起こします。その後、イオンは 1～50 keVのエネルギーに加速され、静電レンズでサンプルに集束されます。LMIS は、エネルギーの広がりが小さい高電流密度のイオンビームを生成し、スポットサイズが数ナノメートルのサンプルに数十ナノアンペアの電流を供給できます。
参考文献
- ^ Swanson, LW (1983). 「液体金属イオン源：メカニズムと応用」.核物理学研究における計測と方法. 218 ( 1–3 ): 347–353 . doi : 10.1016/0167-5087(83)91005-0 . ISSN 0167-5087 .
- ^ Clampitt, R. (1981). 「溶融金属電界イオン源の進歩」.核物理学研究における計測・計測法. 189 (1): 111– 116. doi : 10.1016/0029-554X(81)90132-4 . ISSN 0167-5087 .
- ^ジョン・オルロフ（2008年10月24日）『荷電粒子光学ハンドブック 第2版』CRC Press、32ページ。ISBN 978-1-4200-4555-0。
