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石井 保行; 大久保 猛; 芳賀 潤二*; 足立 成人*; 吉田 栄治*
Proceedings of the Symposium on Accelerator and Related Technology for Application, Vol.10, p.9 - 10, 2008/06
MeV領域の集束プロトンビームを用いた有機物の微細加工(Proton Beam Writing)やマイクロPIXE分析による細胞内等の局所微量元素分析が注目されている。従来技術では、このMeV領域の集束イオンビームの形成に加速器、ビームライン及び集束プロトンビーム形成装置からなる巨大な装置構成を必要とする。本研究では飛躍的縮小したMeV領域の集束イオンビーム形成装置の開発を目指している。これを可能とするため、原子力機構で開発してきたkeV領域ながら高縮小率が得られる加速レンズ系を、シングルエンド型加速器の加速管と一体化して使用することによりMeV領域の集束イオンビーム形成装置を構成した。これまでに、加速管をレンズ系の一部に使用したときの性質をもとに、この加速管と既存の加速レンズとの組合せによる縮小率の計算を行い、2MeV領域で100nm径のビーム形成の実現性に関する検討を行った。
石井 保行; 大久保 猛; 芳賀 潤二; 小林 明*; 足立 成人*
no journal, ,
従来のMeV領域高エネルギー集束イオンビーム形成技術では、各々独立した加速器と集束イオンビーム装置を使用するため、全体で数10mにも及ぶため巨大装置となり、これが種々な分野での装置の普及の足枷となっている。本研究では高縮小率を有する加速レンズを用いた実験室設置可能サイズのMeV級小型集束イオンビーム形成装置の開発と、2MeV級,100nm径で、10pAのビーム形成を目標としている。現在集束レンズ系の設計を進めており、この中で加速管を加速レンズ系の一部とするため、加速管の焦点距離等のレンズパラメータと色及び球面収差の計算を行った。この結果、加速管を加速レンズとして用いる際には、ビームの加速管外への結像条件として縮小率の上限値が決まり、また、焦点で球面
色収差を抑えるため、ビームエネルギー幅及び発散角の上限値が各々決まることがわかった。この結果をもとに、二段加速レンズ系と加速管とを組合せた、加速器・集束レンズ系一体型の加速レンズ系を設計した。発表ではこの設計の詳細に関して説明するとともに、今後の課題に関しても言及する。
石井 保行; 大久保 猛; 芳賀 潤二; 小林 明*; 足立 成人*
no journal, ,
MeV級集束イオンビーム形成には、現在、加速器から集束イオンビーム形成装置まで、全体で数10mにも及ぶ巨大な装置を必要としている。これがMeV級集束イオン形成装置のさまざまな分野への普及を阻害する一因となっており、小型形成装置の開発が切望されている。本研究では、原子力機構で開発してきた加速・集束一体型のkeV級の加速レンズ系と神戸製鋼所で開発した1MeVの小型加速器とを融合させ、加速器と集束レンズ系が一体化したコンパクトな形成装置の開発を目的としている。これまでにコンパクトなMeV級高縮小率レンズ系としてkeV用の加速レンズ系の後段にMeV用の加速管を直列に配置した加速レンズ系の設計を行った。この設計ではレンズパラメータと色・球面収差係数の値を必要とする。これらの値に対して加速レンズ系にはこれまでに原子力機構で研究したデータを、加速管には今回、電極間の電場と荷電粒子軌道の計算により算出した値を使用した。この設計を進める中で、ビームを加速管外に結像させるため、加速管での縮小率に上限があることがわかった。さらに、加速管での収差を低減するため、加速管への小発散角のビームの入射と、加速管での高い電圧安定度が必要であることもわかった。
辻 敏之*; 小林 明*; 吉田 栄治*; 一原 主税*; 足立 成人*; 石井 保行; 芳賀 潤二
no journal, ,
タンデム加速器にMeV領域イオンビーム形成装置を接続してプロトンナノビームを形成するには、物点に設置した開口がマイクロメートル級のスリットと荷電変換部におけるビーム損失が大きいため、集束点でのビーム電流が極めて少ない。このため10pA以上のビーム電流を必要とする微細加工や局所元素分析等に本イオンナノビームを用いるには、輝度の高い水素負イオンビームを生成するイオン源の使用によりビーム減少を緩和することが不可欠である。マルチカスプイオン源で生成される水素負イオンは数eVのイオン温度と、大きな体積のプラズマ生成室を有するため、高輝度イオンビームの成生が期待できる。本研究では、16極のカスプ磁場,大気中で交換可能なフィルター磁石、及びアルカリ金属が不要である特徴を有するマルチカスプイオン源を試作して特性試験を行っている。これまで高輝度化の第1段階として負イオン電流を増大させる条件を探索し、適切なイオン源内真空度とアーク電流及び電圧等を見いだした。発表ではイオン源の概要を紹介するとともに、得られた条件をもとに高輝度化への問題点を議論する。