Development of 13 GHz compact electron cyclotron resonance ion source

13GHz小型ECRイオン源の開発

齋藤 勇一; 大越 清紀 ; 荒川 和夫

Saito, Yuichi; Okoshi, Kiyonori; Arakawa, Kazuo

TIARAにおいて、材料等への重イオン深部注入を大電流で可能にするため、静電加速器の高電圧部に搭載することのできる、小型・省電力のECR多価イオン源を開発した。プラズマ閉じ込めのための磁場を永久磁石のみで形成し、トランジスタによりマイクロ波発信及び増幅を行うことで、TIARA400kVイオン注入器への搭載を可能とした。また、従来、引出イオンビーム量はプラズマ長に比例して増加するといわれていたものを、プラズマポテンシャルディップを考慮した理論を取り入れ、プラズマ長を短くし、平均磁場及びプラズマ径を増加させるように磁場分布を設計することにより、Arによる多価イオン生成テストにおいて、8W程度のマイクロ波電力で、Arの生成に成功し、Arにおいても70Aのビーム量が得られた。

An extremely compact, all-permanent-magnet electron cyclotron resonance ion source was designed and manufactured mainly for materials development. The ion source was installed to the 400kV ion implanter, and heavy ion beam in a MeV energy region with high beam current was available using multiply charged ions from the ion source. In the preliminary result at the test stand, the Ar beam of 80 microA and He beam of 100 microA were available and the Ar beam was obtained at the extraction voltage of 13.5kV with microwave power of only 8W.