高速中性原子・分子ビーム装置の製作とそのビーム特性評価

Manufacture of high-speed neutral atomic and molecular beam apparatus and its characterization

鉢上 隼介; 寺岡 有殿

Hachiue, Shunsuke; Teraoka, Yuden

広い範囲の速度を持ち、化学的に活性な原子や分子のイオン及び中性粒子ビームを利用することによって、さまざまな材料表面での化学反応の研究を進展させることを目的として、高速中性原子・分子ビーム装置を製作した。本報告書では装置の詳細と、実際に発生させた酸素原子・分子のイオンビーム及び中性粒子ビームの特性について解説する。本装置はプラズマイオン源,静電レンズ系,質量選別器,電荷交換室から構成された超高真空装置である。加速エネルギーが8keVのとき全酸素イオン電流値は52マイクロアンペア、20eVのときでも17マイクロアンペアが得られている。また、質量分離も良好で、20eVのとき酸素分子イオンビームの電流値は11マイクロアンペア、酸素原子イオンビームでは5.5マイクロアンペアが得られた。イオンビームと酸素ガスとの電荷交換反応によって1平方センチメートルあたり毎秒10の12乗個程度のフラックス密度の中性原子・分子ビームが得られることがわかった。

In order to progress chemical reaction studies at verious material surfaces using high speed and reactive ions and neutral particles beams, a high-speed neutral atomic and molecular beam apparatus has been developed. In this report, details of the apparatus and characteristics of actually-generated oxygen atomic and molecular ion/neutral beams are discribed. This apparatus is a ultra-high vacuum system consisting of a plasma ion source, electrostatic lens systems, a mass separator, and a charge transfer chamber. Total oxygen ion currents of 52 microamps at accerelation energy of 8 keV and 17 microamps even at 20 eV were obtained. Mass separation was also good so that an oxygen molecular ion beam of 11 microamps and an oxygen atomic ion beam of 5.5 microamps were obtained even at 20 eV. A neutral oxygen atomic or molecular beam was also generated with the flux density of 10 particles/cm/s.