Improvement of mass-to-charge ratio resolution of the JAEA AVF cyclotron using a beam chopping system

ビームチョッピング装置を用いた原子力機構AVFサイクロトロンの質量電荷比分解能の向上

倉島 俊; 宮脇 信正; 柏木 啓次; 福田 光宏*

Kurashima, Satoshi; Miyawaki, Nobumasa; Kashiwagi, Hirotsugu; Fukuda, Mitsuhiro*

TIARAサイクロトロンでは、イオン種の短時間切換を目的としてカクテルビーム加速技術を開発し、半導体の耐放射線評価試験などに利用している。この技術では、電荷質量比(M/Q)のほぼ等しい複数のイオン種を同時に入射し、サイクロトロンの高いM/Q分解能 (M/Q)/(M/Q)を利用して単一のイオン種のみを取り出す。今回、カクテルビーム加速技術とビームチョピング技術を組み合わせM/Q分解能を向上させた。これまでサイクロトロンで分離できなかった複数のイオン種について、入射ビームラインのパルス電圧型ビームチョッパーを用いて約1RF周期のパルスビームを入射した場合、加速周波数と回転周波数が同期したイオン種がまず最初に取り出され、取り出し対象外の不純物イオン種はエネルギーゲインが低いために遅れて取り出される。サイクロトロン後段のビームチョッパーを高周波数の正弦波電圧型から低周波数のパルス電圧型に置換え、遅れて取り出される不純物イオンを取り除くことにより対象とするイオン種のみを分離することに成功した。現在までにArとArの分離に成功しており、M/Q分解能はこれまでの3,300から25,000へと大幅に向上した。

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