Development of high demagnification lens system by forming a virtual object

• Project/Area Number: 20560779
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Nuclear engineering
• Research Institution: Japan Atomic Energy Agency
• Principal Investigator: ISHII Yasuyuki Japan Atomic Energy Agency, 放射線高度利用施設部, 研究副主幹 (00343905)
• Co-Investigator(Renkei-kenkyūsha): OHKUBO Takeru 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 放射線高度利用施設部, 研究職 (40446456)
• Project Period (FY): 2008 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2010: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000); Fiscal Year 2009: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2008: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
• Keywords: 放射線工学 / ビーム科学 / 集束ガスイオンビーム / 加速レンズ / 高縮小率 / 超小型ガスイオンナノビーム形成装置 / 小型ガスイオンナノビーム形成装置 / 二段加速レンズ系 / 平行ビーム加速電極

Research Abstract

Enhancement of the demagnification at an acceleration lens system was studied to generate several tens keV gaseous ion nanobeam using the nano-beam formation apparatus in JAEA. The concept of the enhancement of the demagnification was as follows ; (1) Several hundred eV gaseous ion beam (low energy gaseous beam) with a small imaginary object was generated by a dedicated plasma-type ion source. (2) Its low energy gaseous ion beam was injected into the two-stage acceleration lens system. A direct beam extraction electrode system was installed in the ion source to generate ion beams with the small divergence angle. A minimum hydrogen beam size of 120 nm in diameter with 36 pA at 47 keV was successfully formed by the experiment as the beam trajectory simulation. The focusing lens system with the demagnification over 1700 was composed of combining the plasma-type ion source with the direct extraction electrode and the two-stage acceleration lens system.

Research Products

• [Journal Article] Theoretical Approach of the Reduction of the Chromatic and Spherical Aberrations in an Acceleration Lens System for gas-FIB to Form Gaseous Nanobeam (2011)
  • Author(s): T.Ohkubo, Y.Ishii, T.Kojima, T.Kamiya
  • Journal Title: AIP Conf.Proc. Vol.1336 Pages: 176-180
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 300kV領域小型集束ガスイオンナノビーム形成装置の開発 (2010)
  • Author(s): 石井保行、大久保猛、神谷富裕
  • Journal Title: Proceedings of the Twelfth Symposium on Accelerator and Related Technology Pages: 65-68
• [Journal Article] 極微細加工用小型高エネルギー集束プロトンビーム描画システムの開発 (2010)
  • Author(s): 石井保行
  • Journal Title: 放射線化学 Vol.89 Pages: 38-41
• [Journal Article] 極微細加工用小型高エネルギー集束プロトンビーム描画システムの開発 (2010)
  • Author(s): 石井保行
  • Journal Title: 放射線化学 89 Pages: 38-41
• [Journal Article] 小型高エネルギー集束イオンビーム形成装置開発に向けた取り組み (2009)
  • Author(s): 石井保行
  • Journal Title: 放射線 Vol.35 Pages: 87-96
  • NAID: 10026204531
• [Journal Article] 二段加速レンズ系を用いたガスイオンナノビームの形成 (2009)
  • Author(s): 石井保行、磯矢彰、大久保猛、小嶋拓治
  • Journal Title: 放射線と産業 Vol.122 Pages: 4-8
• [Journal Article] 小型高エネルギー集束イオンビーム形成装置開発に向けた取り組み (2009)
  • Author(s): 石井保行
  • Journal Title: 放射線 35 Pages: 87-96
  • NAID: 10026204531
• [Journal Article] Design of a Compact Focusing Lens System with Short Acceleration Tube at 300kV
  • Author(s): Y.Ishii, T.Ohkubo, T.Kamiya
  • Journal Title: Nuclear instrument and method in physics research Section B (Accepted)
  • Peer Reviewed
• [Presentation] PBW装置開発と小型化の課題 (2011)
  • Author(s): 石井保行、大久保猛、神谷富裕
  • Organizer: フレキシブル微細加工センターシンポジュウム
  • Place of Presentation: 東京、芝浦工業大学
  • Year and Date: 2011-03-03
• [Presentation] Design of a Compact Gaseous Ion Nanobeam Apparatus with a High Demagnification Acceleration Lens System (2010)
  • Author(s): Y.Ishii, T.Ohkubo, T.Kamiya
  • Organizer: 12th International Conference Nuclear Microprobe Technology and Applications
  • Place of Presentation: ドイツ国、ライプチッヒ市
  • Year and Date: 2010-07-27
• [Presentation] 300kV領域小型集束ガスイオンナノビーム形成装置の開発 (2010)
  • Author(s): 石井保行、大久保猛、神谷富裕
  • Organizer: Twelfth Symposium on Accelerator and Related Technology
  • Place of Presentation: 東京工業大学(東京)
  • Year and Date: 2010-06-18
• [Presentation] 300kV領域小型集束ガスイオンナノビーム形成装置の開発 (2010)
  • Author(s): 石井保行、大久保猛、神谷富裕
  • Organizer: Twelfth Symposium on Accelerator and Related Technology
  • Place of Presentation: 東京、東京工業大学
  • Year and Date: 2010-06-18
• [Presentation] 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 (2009)
  • Author(s): 石井保行
  • Organizer: 日本応用物理学会
  • Place of Presentation: 富山大(富山県)
  • Year and Date: 2009-09-08
• [Presentation] 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 (2009)
  • Author(s): 石井保行
  • Organizer: 日本応用物理学会
  • Place of Presentation: 富山大学(富山県)
  • Year and Date: 2009-09-08
• [Presentation] ガスイオンナノビーム形成のための加速レンズ系収差制御 (2009)
  • Author(s): 大久保猛
  • Organizer: 日本物理学会第64回年次大会
  • Place of Presentation: 立教大学(東京)
  • Year and Date: 2009-03-27
• [Presentation] ガスイオンナノビーム形成のための加速レンズ系収差制御 (2009)
  • Author(s): 大久保猛, 石井保行
  • Organizer: 日本物理学会第64回年次大会
  • Place of Presentation: 東京、池袋
  • Year and Date: 2009-03-27
• [Presentation] 微細加工用小型高エネルギー集束プロトンビーム描画システムの開発 (2008)
  • Author(s): 石井保行、大久保猛、佐藤隆博、神谷富裕、小嶋拓治,西川宏之
  • Organizer: 第3回高崎量子応用研究所シンポジウム
  • Place of Presentation: 群馬県(高崎市)
  • Year and Date: 2008-10-10
• [Presentation] 微細加工用小型高エネルギー集束プロトンビーム描画システムの開発 (2008)
  • Author(s): 石井保行
  • Organizer: 第4回高崎量子応用研究シンポジウム
  • Place of Presentation: 高崎シティーギャラリー(群馬県、高崎市)
  • Year and Date: 2008-10-10
• [Presentation] 微細加工用小型高エネルギー集束プロトンビーム描画システムの開発 (2008)
  • Author(s): 石井保行, 大久保猛, 佐藤隆博, 神谷富裕, 小嶋拓治, 西川宏之
  • Organizer: 第3回高崎量子応用研究所シンポジウム
  • Place of Presentation: 群馬県、高崎市
  • Year and Date: 2008-10-10
• [Presentation] 加速レンズによる小型高エネルギー集束イオンビーム装置開発に向けた取り組み (2008)
  • Author(s): 石井保行
  • Organizer: 日本応用物理学会
  • Place of Presentation: 愛知県春日井市
  • Year and Date: 2008-09-06
• [Presentation] 小型高エネルギー集束イオンビーム形成装置開発に向けた取り組み (2008)
  • Author(s): 石井保行、大久保猛
  • Organizer: 2008年秋季第69回応用物理学会学術講演会
  • Year and Date: 2008-09-04
• [Presentation] 小型高エネルギー集束イオンビーム形成装置開発に向けた取り組み (2008)
  • Author(s): 石井保行
  • Organizer: 2008年秋季第69回応用物理学会学術講演会
  • Place of Presentation: 中部大(愛知県、春日井市)
  • Year and Date: 2008-09-04
• [Presentation] 小型高エネルギー集束イオンビーム形成装置開発に向けた取り組み (2008)
  • Author(s): 石井保行, 大久保猛
  • Organizer: 2008年秋季第69回応用物理学会学術講演会
  • Place of Presentation: 愛知県、春日井市
  • Year and Date: 2008-09-04
• [Presentation] Reduction of Aberration Coefficents in an Accelerator Lens System to Form the Gaseous Ion Nanobeam (2008)
  • Author(s): T. Ohkubo, T. Ishii
  • Organizer: 11th International Conference on Nuclear Microprobe Technoology and Applications
  • Place of Presentation: Hangary,Debrecen 市
  • Year and Date: 2008-07-24
• [Presentation] 11th International Conference on Nuclear Microprobe Technology and Applications, Reduction of Aberration Coefficients in an Accelerator Lens System to Form the Gaseous Ion Nanobeam (2008)
  • Author(s): 大久保猛, 石井保行
  • Organizer: 11th International Conference on Nuclear Microprobe Technology and Applications
  • Place of Presentation: Hungary, Debrecen市
  • Year and Date: 2008-07-21
• [Presentation] Development of an Ion Beam Brightness Measurement System using Luminescence Analysis for Formation of MeV Ion Nanobeam (2008)
  • Author(s): Y.Ishii, A.Chiba, J.Haga, A.Yokoyama, K.Agematsu, T.Kamiya, K.Mizuhashi
  • Organizer: 11th International Conference on Nuclear Microprobe Technology and Applications
  • Place of Presentation: Hungary, Debrecen市
  • Year and Date: 2008-07-21
• [Presentation] Development of an Ion Beam Brightness Measurement System using Luminescence Analysis for Formation of MeV Ion Nanobeam (2008)
  • Author(s): Y. Ishii, A. Chiba, J. Haga, A. Yokoyama, K. Agematsu, T. Kamiya, K. Mizuhashi
  • Organizer: 11th International Conference on Nuclear Microprobe Technoology and Applications
  • Place of Presentation: Hangary, Debrecen 市
  • Year and Date: 2008-07-21
• [Remarks] ホームページ等