Estimation of keV submicron ion beam width using a knife-edge method

ナイフエッジ法を用いたkeVサブミクロンイオンビーム径の評価

石井 保行; 磯矢 彰*; 小嶋 拓治; 荒川 和夫

Ishii, Yasuyuki; Isoya, Akira*; Kojima, Takuji; Arakawa, Kazuo

超マイクロイオンビーム形成装置で形成を目指している径0.1m以下のビーム径の評価を行うため、ビーム径評価システムを開発した。このシステムでは鋭いナイフエッジでビームを徐々に遮り、このエッジ後方に配したファラディーカップで減衰電流を測定し、この電流から径を評価する。このシステムに求められている空間分解能は少なくとも0.02mであり、この分解能を得るため、鋭いナイフエッジの製作,微小ナイフエッジ移動・位置検出システム、及び微小電流測定系の開発を行った。また、ビーム径の評価を行うため、ビーム集束点でのイオン密度に関する考察を行い、この密度がフラットトップ的なイオン密度であることを明らかにした。この装置を用いてビーム径の測定を行い超マイクロイオンビーム形成装置によりこの時点で形成されたビーム径が0.56mであることを示した。この結果から本ビーム径評価システムにより0.1m級のビーム径の測定が可能で或ることを示せた。

A beam width measurement system has been developed for keV submicron ion beams of 0.1 m or less in width assuming a round shape beam. The system enables to measure beam current change as a function of knife-edge position by cutting a beam focusing point (beam spot) with the sharp edge within a spatial resolution of 0.02 m. The width of 30 keV order submicron ion beam was estimated by fitting current change curves based on three different ion density models: uniform, flat-top and Gaussian. Among these models, the flat-top model provide the most reasonable beam width of 0.56 m interpreting contribution of halo around the beam spot to beam width estimation. The beam width measurement system with the high spatial resolution and the data analysis based on the flat-top ion density model should contribute to accelerate developments of submicron ion beam production technologies.