オーブン法によるECRイオン源からの金属イオンビーム生成

Production of metal ion beams from ECR ion source by using oven method

仲野谷 孝充  ; 松田 誠  

Nakanoya, Takamitsu; Matsuda, Makoto

原子力機構-東海タンデム加速器では気体元素の多価イオンを生成・加速する目的でECRイオン源が高電圧端子内に設置されている。ECRイオン源はその特性上、気体元素の大電流の多価イオンビームを容易に生成できるが、金属元素のイオンの生成は容易ではない。そのため、金属イオンは負イオン源で生成して通常のタンデム加速方式で加速している。しかし、ECRイオン源から金属イオンを生成・加速できれば、負イオン源に比べてビーム強度,ビームエネルギーが飛躍的に増加する可能性があり、加速器施設の利便性を大きく向上させることができる。そのためECRイオン源からの金属イオン生成と加速を目指して、オーブン法による金属ビームの開発を行った。開発したオーブンを用いて実験室内に設置したテスト用ECRイオン源にて各種金属元素のイオン生成試験を実施した。その結果、16種類の金属元素のイオン化に成功し、運転パラメータ,質量スペクトルデータを得ることができた。本報告では開発したオーブンの構造及び性能,金属イオンビームを生成する際の元素ごとの特徴や質量スペクトルデータ等についてまとめた。

An ECR ion source has been installed for producing highly charged ion beams of gaseous elements, in the 20 MV high-voltage terminal of the JAEA-Tokai tandem accelerator. The ECR ion source can easily produce intense ion beams for gaseous elements, but not for metal-ion beams. We have developed an oven method in order to produce intense metal-ion beams from the ECR ion source. We have carried out the production test for various metals on a testing stand of the ECR ion source. We have investigated operational parameters for producing 16 different metal-ion beams. In this article, we describe the oven developed in this work, and summarized experimental data of the ionization properties and mass spectrum for each metal element.