2018 Fiscal Year Annual Research Report
Development of high purity silicon cluster beam generation technology using pressure wave focusing
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16H03904
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
長谷川 純 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 准教授 (90302984)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岩田 康嗣 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 招聘研究員 (80356534)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 金属クラスター / 飛行時間分析 / クラスタービーム波形 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成30年度はアルミクラスターの生成を中心に実験を行い，クラスター源下流で得られるクラスタービームのフラックスについて，動作パラメータ（ヘリウムガス圧やアブレーションレーザー強度）やクラスター源の構造（滞留室の大きさやノズル形状）に対する依存性を詳細に調べた．実験に先立ち，飛行時間質量分析装置について偏向電場の最適化とイオン化レーザーの更新（ArFレーザー）を行い，構成原子数が200程度までのアルミクラスターのサイズ分布を正確かつ高感度で測定できるように改良した．また，ヘリウムガスの供給にパルス電磁バルブを用いることで，最大で3MPaの背景ガス圧のもとでアブレーション蒸気の冷却を行えるようにした．アルミクラスターは背景ガス圧が1MPa以上になると効率的に生成され，圧力の増加とともにより大きなクラスターが生成される傾向があった．一方，ヘリウム圧力が大きすぎると背圧の上昇によりヘリウムジェットの指向性が落ち，クラスタービームのパルス幅が増加することが分かった．クラスター生成量のアブレーションレーザー強度に対する依存性はアルミ標的表面の初期状態に影響されるため，クラスター生成量を最大にする最適なレーザー強度を決定することはできなかった．イオン化用レーザーについては，クラスターのサイズ分布が光解離効果により照射強度に応じて変化する様子が観測された．この結果から，求められるクラスターサイズに応じて，イオン化レーザーの強度を最適化することが重要であることがわかった．ノズルで形成されるヘリウムジェットの指向性によりクラスターの輸送効率が左右される考えられることから，コニカルノズルの開口角を変えた比較実験を行なったが，クラスターフラックス量の変化に一貫した傾向が見られなかった．これは，供給ガス圧の増加に伴う背圧の上昇により流れ場が動作条件とともに複雑に変化することが原因と考えられる．
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| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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