本發(fā)明涉及通過激光的照射而產(chǎn)生離子的離子源。

背景技術(shù)：
通常，作為在離子源中產(chǎn)生離子的方法，例如已知有通過在氣體中引發(fā)放電來得到離子的方法。在該情況下，為了引發(fā)放電，能夠利用微波或者電子束。另一方面，存在使用激光產(chǎn)生離子的技術(shù)（例如參照專利文獻(xiàn)1以及2）。在這樣使用激光產(chǎn)生離子的離子源中，將激光會(huì)聚照射至固體靶材，利用該激光的能量使靶材所含的元素蒸發(fā)、離子化從而生成等離子體，將等離子體中所含的離子以等離子體的狀態(tài)輸送，并在引出時(shí)進(jìn)行加速，由此能夠制作出離子束。根據(jù)這種離子源，能夠通過朝固體靶材照射激光來產(chǎn)生離子，有利于產(chǎn)生多價(jià)離子。專利文獻(xiàn)1：日本特許第3713524號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2：日本特開2009－037764號(hào)公報(bào)然而，在如上所述那樣的離子源中產(chǎn)生的離子中混雜有多個(gè)價(jià)數(shù)的離子。在該情況下，例如能夠通過在離子源的后級(jí)使用高頻加速的直線加速器來選擇性地僅輸送所需要的價(jià)數(shù)的離子，但是，在離子源單體中，無法除去不需要的價(jià)數(shù)的離子。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠除去不需要的離子的離子源。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的離子源，其特征在于，具備：真空容器，被排氣成真空；靶材，配置在上述真空容器內(nèi)，通過激光的照射而產(chǎn)生多個(gè)價(jià)數(shù)的離子；加速電極，被施加電壓，以使由上述靶材產(chǎn)生的離子加速；以及中間電極，設(shè)置在上述靶材與上述加速電極之間，且被施加與施加于上述加速電極的電壓反向的電壓。發(fā)明效果本發(fā)明能夠提供能夠除去不需要的離子的離子源。附圖說明圖1是示出本發(fā)明的第一實(shí)施方式所涉及的離子源結(jié)構(gòu)的概要的剖視圖。圖2是示出入射至中間電極的離子的特性圖。圖3是示出對(duì)中間電極施加了正電場(chǎng)的情況下的離子的特性圖。圖4是示出本發(fā)明的第二實(shí)施方式所涉及的離子源結(jié)構(gòu)的概要的剖視圖。標(biāo)號(hào)說明1：真空容器；2：靶材；3：準(zhǔn)直器；4：加速電極；5：中間電極；6：輔助電極；10：激光；11：等離子體；12：離子。具體實(shí)施方式以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的各實(shí)施方式進(jìn)行說明。（第一實(shí)施方式）首先，參照?qǐng)D1對(duì)本發(fā)明的第一實(shí)施方式所涉及的離子源進(jìn)行說明。圖1示出本實(shí)施方式所涉及的離子源結(jié)構(gòu)的概要。本實(shí)施方式所涉及的離子源例如是將激光會(huì)聚照射至靶材，利用激光的能量使靶材所含的元素蒸發(fā)、離子化從而產(chǎn)生離子的激光離子源。如圖1所示，離子源具備真空容器1、靶材2、準(zhǔn)直器3、加速電極4以及中間電極5。真空容器1例如為不銹鋼制，在真空容器1內(nèi)配置有靶材2。另外，真空容器1內(nèi)借助未圖示的排氣系統(tǒng)被排氣成真空。通過在真空容器1內(nèi)朝靶材2會(huì)聚照射激光10，靶材2產(chǎn)生多個(gè)價(jià)數(shù)的離子。具體而言，例如使用真空容器1內(nèi)所配備的聚光透鏡（未圖示）會(huì)聚的激光10照射至靶材2，由此生成激光燒蝕等離子體（以下僅記為等離子體）11。在該等離子體11中包含在上述的離子源中作為目標(biāo)的靶材物質(zhì)的多價(jià)離子。另外，靶材2例如是碳系的板狀部件。準(zhǔn)直器3設(shè)置在靶材2以及加速電極4之間，從通過朝靶材2照射激光10而生成的等離子體11排除不需要的等離子體。在加速電極14施加有電壓，以便使經(jīng)由準(zhǔn)直器3輸送的等離子體11所含的離子加速。由此，在加速電極4上生成用于使等離子體11所含的離子加速、聚焦的電場(chǎng)，從而離子被加速。另外，由加速電極4加速后的離子最終作為離子12從離子源射出。中間電極5設(shè)置在準(zhǔn)直器3與加速電極4之間，且被施加與施加于加速電極4的電壓反向的電壓。其次，對(duì)本實(shí)施方式所涉及的離子源的動(dòng)作進(jìn)行說明。另外，在本實(shí)施方式所涉及的離子源中產(chǎn)生的離子是源自靶材2所含的元素的離子，混雜有多個(gè)價(jià)數(shù)的離子。作為靶材2例如包含碳靶等。首先，對(duì)配置在真空容器1內(nèi)的靶材2照射使用聚光透鏡會(huì)聚后的激光10。在該情況下，在靶材2生成等離子體11。當(dāng)靶材2為碳靶的情況下，在等離子體11中例如混雜有C6+～C1+的離子。另外，等離子體11中的不需要的等離子體借助準(zhǔn)直器3而被除去，并入射至中間電極5。此處，在中間電極5上如上所述施加有與施加于加速電極4的電壓反向的電壓，將所施加的電壓值設(shè)定成與在上述離子源中作為目標(biāo)的靶材物質(zhì)的多價(jià)離子相應(yīng)的最佳值。由此，等離子體11中所含的多個(gè)價(jià)數(shù)的離子中的例如離子團(tuán)等速度慢的離子無法通過中間電極5。因而，能夠避免不需要的離子流入離子輸送方向上的下游。另外，通過將中間電極5的形狀以及電壓設(shè)定成最適合離子的聚焦的方式，能夠控制離子的軌道，也能夠提高離子的收獲率。通過中間電極5后的離子在加速電極4中被加速。另外，在加速電極4中被加速后的離子作為離子12被從離子源射出而例如被輸送到直線加速器等離子源的外部。另外，等離子體11所含的多個(gè)價(jià)數(shù)的離子的飛行速度分別不同。因此，例如在中間電極5中觀測(cè)到等離子體11所含的多個(gè)價(jià)數(shù)的離子中的各離子的時(shí)間不同。利用該特性，例如在與離子源中作為目標(biāo)的靶材物質(zhì)的多價(jià)離子（即，在離子源中作為目標(biāo)的價(jià)數(shù)的離子）的飛行速度相應(yīng)的定時(shí)，對(duì)中間電極5施加脈沖驅(qū)動(dòng)電壓（即，對(duì)中間電極5進(jìn)行脈沖驅(qū)動(dòng)）。通過朝中間電極5施加脈沖驅(qū)動(dòng)電壓，能夠僅使等離子體11所含的多個(gè)價(jià)數(shù)的離子（即，在靶材2中產(chǎn)生的多個(gè)價(jià)數(shù)的離子）中的、在該離子源中作為目標(biāo)的價(jià)數(shù)的離子通過（即，朝加速電極4輸送）。此處，圖2例如示出入射至中間電極5的離子。如圖2所示，在入射至中間電極5的離子中包含在離子源中作為目標(biāo)的靶材物質(zhì)的多價(jià)離子以及不需要的離子等。圖3示出當(dāng)對(duì)中間電極5施加了與在加速電極4上施加的電壓反向的電壓（例如正電場(chǎng)）的情況下的離子。如圖3所示，通過對(duì)中間電極5施加與在加速電極4上施加的電壓反向的電壓，圖2所示的不需要的離子被除去。并且，如圖3所示，當(dāng)靶材2為碳靶的情況下，在中間電極5觀測(cè)到的離子中例如混雜有C6+～C1+。該C6+～C1+如上所述飛行速度分別不同，因此，如圖3所示，在中間電極5觀測(cè)到C6+～C1+的時(shí)間不同。在這種情況下，當(dāng)假定在離子源中作為目標(biāo)的價(jià)數(shù)的離子為C6+時(shí)，以使得僅在C6+通過的期間使電壓降低的方式對(duì)中間電極5進(jìn)行脈沖驅(qū)動(dòng)，且在除此以外的期間以使得離子無法通過的方式施加電壓，由此，在中間電極5處，能夠僅使C6+通過。另外，此處以C6+為在離子源中作為目標(biāo)的價(jià)數(shù)的離子的情況進(jìn)行了說明，但即便例如為C6+以外，通過在與作為目標(biāo)的價(jià)數(shù)的離子的飛行速度相應(yīng)的定時(shí)對(duì)中間電極5進(jìn)行脈沖驅(qū)動(dòng)，能夠僅使作為目標(biāo)的價(jià)數(shù)的離子通過。如上所述，在本實(shí)施方式中，形成為具備如下部件的結(jié)構(gòu)：真空容器1，被排氣成真空；靶材2，配置在真空容器1內(nèi)，且通過激光的照射而產(chǎn)生多個(gè)價(jià)數(shù)的離子；加速電極4，在該加速電極4上施加有電壓，以使由靶材2產(chǎn)生的離子加速；以及中間電極5，設(shè)置在靶材2與加速電極4之間，且被施加與施加于加速電極4的電壓反向的電壓。通過對(duì)中間電極5施加上述反向的電壓，離子團(tuán)等速度慢的離子無法通過中間電極5，因此能夠排除不需要的離子。并且，在本實(shí)施方式中，通過在與在離子源中作為目標(biāo)的預(yù)先確定的價(jià)數(shù)的離子的飛行速度相應(yīng)的定時(shí)對(duì)中間電極5施加脈沖驅(qū)動(dòng)電壓，能夠僅使作為目標(biāo)的價(jià)數(shù)的離子通過加速電極4。另外，在本實(shí)施方式中，也能夠形成為在與在上述的離子源中作為目標(biāo)的價(jià)數(shù)的離子的飛行速度相應(yīng)的定時(shí)，以僅對(duì)作為目標(biāo)的價(jià)數(shù)的離子進(jìn)行加速的方式對(duì)加速電極4施加脈沖驅(qū)動(dòng)電壓（對(duì)加速電極4進(jìn)行脈沖驅(qū)動(dòng)）的結(jié)構(gòu)。（第二實(shí)施方式）其次，參照?qǐng)D4對(duì)本發(fā)明的第二實(shí)施方式所涉及的離子源進(jìn)行說明。圖4示出本實(shí)施方式所涉及的離子源結(jié)構(gòu)的概要。另外，在圖4中，對(duì)與上述的圖1相同的部分賦予同一參照標(biāo)號(hào)并省略其詳細(xì)說明。如圖4所示，本實(shí)施方式所涉及的離子源與上述的第一實(shí)施方式的不同點(diǎn)在于，在離子輸送方向上的相比加速電極4靠下游的位置具備輔助電極6。在本實(shí)施方式中，以輸送利用加速電極4被加速后的離子中的預(yù)先確定的價(jià)數(shù)的離子（即，在離子源中作為目標(biāo)的價(jià)數(shù)的離子）的方式對(duì)輔助電極6施加脈沖驅(qū)動(dòng)電壓（即，輔助電極6被脈沖驅(qū)動(dòng)）。由此，能夠僅將目標(biāo)價(jià)數(shù)的離子朝下游輸送。另外，通過調(diào)整輔助電極6所被設(shè)置的位置以及對(duì)輔助電極6施加的電壓，也能夠延長(zhǎng)輔助電極6中的脈沖驅(qū)動(dòng)的脈沖寬度。由此，能夠降低作為目標(biāo)的價(jià)數(shù)的離子以外的離子的混雜率。如上所述，在本實(shí)施方式中，具備設(shè)置在離子輸送方向上的加速電極4的下游的輔助電極6，并以輸送在加速電極4中被加速后的離子中的預(yù)先確定的價(jià)數(shù)的離子的方式對(duì)輔助電極6施加脈沖驅(qū)動(dòng)電壓，由此能夠僅輸送在離子源中作為目標(biāo)的價(jià)數(shù)的離子。另外，本申請(qǐng)發(fā)明并不原樣限定于上述各實(shí)施方式，在實(shí)施階段能夠在不脫離其主旨的范圍內(nèi)對(duì)構(gòu)成要素進(jìn)行變形而具體化。并且，能夠通過上述各實(shí)施方式中公開的多個(gè)構(gòu)成要素的適當(dāng)組合來形成各種發(fā)明。例如，也可以從各實(shí)施方式所示的所有構(gòu)成要素中刪除幾個(gè)構(gòu)成要素。此外，也可以將不同實(shí)施方式所涉及的構(gòu)成要素適當(dāng)組合。