2020 Fiscal Year Research-status Report
C60イオンに対する阻止能は炭素イオンの60倍か？～二次粒子測定によるアプローチ
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18K05005
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| Research Institution | National Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology |
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Principal Investigator |
鳴海 一雅 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 放射線高度利用施設部, 次長(定常) (90354927)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 阻止能 / C60イオン / スパッタリング / 二次電子放出 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
従来の重イオンをはるかに超える高密度エネルギー付与のツールとしてビーム利用の拡大が期待されるフラーレンイオンについて、「C60イオンに対する固体標的の阻止能が、同じ速度の炭素イオンに対する阻止能の60倍になるのか？」という疑問に答えることを全体構想とする。令和2年度は、前年度に引き続き、核的阻止能と密接に関係するスパッタリング収量を金標的について測定した。イオン種は30 keV～9 MeVのC60イオン、及びC60イオンと同じ速度のC70イオン、Cイオンを用い、量子科学技術研究開発機構高崎量子応用研究所イオン照射研究施設(TIARA)の400kVイオン注入装置、3MVタンデム加速器を使用した。その結果、同じ速度では1炭素原子当たりのスパッタリング収量はC60イオン、C70イオンともにほぼ等しく、Cイオンの3～6倍程度(速度に依存)になることが明らかになった。C60イオン、C70イオンによる金のスパッタリング収量の系統的なデ－タは世界でも初めてのものとなる。一方で、Cイオンによるスパッタリング収量はSRIM2008コードによるシミュレーション結果より1桁程度大きいことが判明した。この理由はまだ確定していないが、水晶振動子の周波数変化をスパッタリング収量に変換する較正方法の問題だと示唆する予備的結果が得られている。また、核的阻止能を支配する要因である標的元素の原子番号・質量数の効果を明らかにするために、金標的に続いて炭素標的のスパッタリング収量測定を開始した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
スパッタリング収量の測定は順調に進んでいるが、二次電子収量の測定に必要なマイクロチャンネルプレート(MCP、二次電子検出に用いる)移動機構を年度内に作製できなかったことから、当初の研究実施計画よりも若干遅れているものと判断する。
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| Strategy for Future Research Activity |
炭素標的のスパッタリング収量については、C70イオンでの測定を行い、C60イオン同様、同じ速度のCイオンの結果との比較・検討を行う。さらに、核的阻止能を支配する要因である標的元素の原子番号・質量数の効果を明らかにするために、金のスパッタリング収量の結果と比較する。一方、電子的阻止能の比を評価するための二次電子収量の測定については、今年度作製できなかったMCP移動機構を完成させ、TIARAの400kVイオン注入装置、3MVタンデム加速器を用いたC60イオン衝撃により炭素薄膜標的から放出される二次電子収量を測定し、同じ速度のCイオン衝撃による結果と比較、電子的阻止能の比を評価・検討する。
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| Causes of Carryover |
次年度使用額が生じたのは、今年度予定していたMCP移動機構が作製できなかったことと、新型コロナウィルス感染症拡大の影響により参加を予定していた学会・研究会がオンライン開催となり、旅費の執行に余裕ができたことが主な理由である。
この次年度使用額の使用計画は以下の通りである。設備備品費として二次電子収量の測定に必要なMCP移動機構の作製、消耗品費としてMCPの購入、スパッタリング収量の測定に必要な水晶振動子の購入、さらに国内学会及び国際会議(新型コロナウィルス感染症拡大の影響が懸念されるので、開催及び参加が可能であることが前提)に参加するための旅費・参加費に使用する。
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| Remarks |
研究発表：鳴海 一雅、山田 圭介、平野 貴美、千葉 敦也、百合 庸介、齋藤 勇一、「C60、C70イオン衝撃による金スパッタリング収量の測定」、QST 高崎サイエンスフェスタ2020、2020年
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