レーザーアブレーションプラズマによる小型炭素クラスターイオン源の開発

2006 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17740370
• Research Institution: Suzuka National College of Technology
• Principal Investigator: 柴垣 寛治 鈴鹿工業高等専門学校, 電気電子工学科, 助手 (80390467)
• Keywords: レーザーアブレーション / 炭素クラスター / 質量分析 / イオン源

Research Abstract

レーザーアブレーションプラズマを用いた炭素クラスターイオン源装置の立ち上げと試行実験を進めた.昨年度までの研究において,生成された炭素クラスターイオン種を真空中でのパルス電場により偏向させて時空間的に分離するシステムの実現可能性について,三次元イオン軌道シミュレーションにより検討した.この結果から,現有の装置および現実的な実験パラメータの範囲内で実現が可能であることを明らかにしたので,信号強度が十分である炭素クラスターイオン種の効率的な生成・分離の最適条件を見いだすことを目的として質量分離実験を繰り返し行った.レーザー光発振装置をはじめとする実験機器類の動作に問題はなかったものの,実験の過程において,シミユレーションから期待されるほどには効率的な分離ができていないことが問題となった.この原因として,ターゲット材料表面での表面状態の経時変化によるイオンエネルギーのばらつきが指摘された.すなわち,ターゲット表面状態はレーザー照射をうけて損耗するが,これによる表面モルフォロジーの変化がイオンの獲得する初期エネルギーに予想以上に影響を与えるために,質量分離の精度が低下したものと推測している.また,シミュレーションでは再現できないパルス電場の時間的揺らぎも分離性能に少なからず影響していることが明らかになりつつある.したがって,今後はこれらの問題点を解決しながら効率的クラスターイオンビームの発生と制御を進める必要がある.そこで現在,レーザー照射パルス数とレーザー強度を積極的に制御する新規実験手法の開発に取り組んでいる.今後は質量分離およびイオン源としての性能を保証するべく,装置開発に引き続き取り組む予定である.