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Progress in submicron width ion beam system using double acceleration lenses

二段配置の加速レンズを用いたサブミクロンイオンビーム装置の進展

石井 保行; 磯矢 彰*; 小嶋 拓治

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

新しいイオンマイクロビーム形成方法として、加速電極の持つビームの加速集束を同時に行える性質を積極的に利用した加速レンズを直列二段に配置したレンズ系及び、デュオプラズマトロンタイプの特殊イオン源とを組み合わせることでサブミクロン$$H_2^+$$ビームの形成を行う方法を1991年に提案した。この方法の有効性を実証するため、テスト装置を原研に設置し、様々な改良を行ってきた。この間の研究開発により、イオン源からレンズ系へ入射するイオンビームの入射条件がマイクロビーム形成に大きく依存していることを明らかにし、これを基にビーム入射条件の最適化を行うことで、最近40keV程度の$$H_2^+$$ビームにより0.1$$mu$$m級のビーム径の形成を可能とした。発表では本装置のデュオプラズマトロンタイプのイオン源、初期加速システム、加速レンズシステム及びマイクロビーム径測定装置について概要を示し、本装置の性能を左右するイオン源からレンズ系への入射方式、及びイオンビーム径測定結果について報告する。

The conception for this microbeam formation, which consists in combining beam contraction effect of acceleration process with the lens action, was published in 1991. The test machine was installed in JAERI. The study of reducing beam size showed that the incident beam condition strongly depend on its size. Recently about 40 keV stable microbeam $$H_2^+$$ of 0.1 $$mu$$m order in radius has been obtained after optimizing the ion beam injection system. The test machine is composed of a duoplasmatron-type discharge source, an initial acceleration system, a main acceleration lens system, and microbeam diameter measurement system. We will present the schematic of the test machine and the result of the beam size measurement. Performance of the system will also show to depend mostly on how nicely a low energy injection beam is prepared at the entrance region.

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