数100keV小型集束プロトンビーム形成装置のための高縮小率レンズ系の開発

Development of a compact lens system with high demagnification for focused proton beam with a few hundreds of keV

石井 保行; 大久保 猛; 神谷 富裕

Ishii, Yasuyuki; Okubo, Takeru; Kamiya, Tomihiro

数100keVの集束プロトンビームを用いた微細加工に特化した小型プロトンビーム描画装置の開発を目指している。そのためには小型で高縮小率のレンズ系の開発が必要であり、これにこれまで原子力機構で開発してきた加速レンズによる集束原理を適用し、この加速レンズを二段に配置した二段加速レンズ系を使用する。これまでの研究により二段加速レンズとプラスマ型イオン源を組合せた数10keVガスイオンナノビーム形成装置を開発し、この二段加速レンズが200nm径以下のナノビームを形成するために十分な高縮小率レンズ系であることを実証してきた。本研究で開発する数100keV用のレンズ系では、この二段加速レンズ系の後段に最終レンズとしての加速管を配置することで、高エネルギー化しながらも、高縮小率で、コンパクトなレンズ系を構成することを目指した。発表では今回製作した高縮小率レンズ系について加速管の設計を中心に紹介するとともに、この加速レンズ系により形成される最終ビーム径に関して軌道計算を用いたシミュレーション結果についても言及する。

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