2020 Fiscal Year Research-status Report
小型イオンマイクロビーム装置における超高電場加速レンズに関する研究
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19K12635
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| Research Institution | National Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology |
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Principal Investigator |
大久保 猛 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 量子ビーム科学部門, 主幹研究員(定常) (40446456)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | ナノビーム / マイクロビーム / イオン配列 / 微細加工 / 小型装置 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
イオンマイクロビームは、量子コンピュータに必要な量子ビットを超精密に配列したり、光通信での新たな光学素子を微細加工で製作したりできる技術である。研究の全体構想は、ビームの加速・集束を静電場で同時に行う加速レンズを利用して小型装置でイオンマイクロビームを形成し、大きさが1メートル立方程度に収まる超高精度イオン配列・微細加工装置を開発することである。本研究では、そのプロトタイプである小型イオンマイクロビーム装置の空間分解能向上を目的として、従来比で6倍以上高い静電場を印加可能な独自開発の超高電場加速レンズを導入して縮小率を大きくし、ビーム径の縮小を追求する。
令和２年度は、前年度に必要性が明らかとなった色収差の低減を目的として、超高電場加速レンズを導入した小型イオンマイクロビーム装置に入射するビームを発生させる新たなイオン源を模索した。色収差は入射ビームが持つエネルギー幅に比例することから、エネルギー幅が従来のデュオプラズマトロンイオン源で到達できる数eVよりも小さいイオン源を検討した。その内の一つは、Penning Ionization Gauge-Type（PIG）イオン源であり、研究協力者であるQST石井を中心として開発を行った結果、エネルギー幅5eVを達成したものの、従来とほぼ同等であった。そこで、更なる小さなエネルギー幅を求めて、その値が数mV程度となることが期待されているレーザー冷却単一イオン源を候補として決定した。このイオン源による色収差は、10nmレベル精度での量子ビット配列に対して十分に小さい。なお、2021年2月にQST高崎研において、このイオン源の開発及びこれを搭載した小型イオンマイクロビーム装置による量子ビット生成を目的とした新たなプロジェクトが発足した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
令和２年度はコロナ禍に見舞われたことから、研究の進捗が阻害された上、業者による物品の製作も困難な状況となった。また、研究代表者が企画部署に配属されたことから、研究に若干の遅れが生じている。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究の目的であるビーム径縮小の追究のため、レーザー冷却単一イオン源を搭載した小型イオンマイクロビーム装置の開発を進める。2021年2月にQST高崎研に本研究に関連する新たなプロジェクトが発足し、研究代表者も本プロジェクトに併任していることから、研究協力者の石井をはじめ他のプロジェクト構成員との協力の下で、本研究を円滑に進める。
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| Causes of Carryover |
コロナ禍及び研究代表者の企画部署配属により、研究の進捗に遅れが生じたほか、業者による物品の製作が困難な状況であったため。当該研究費は、レーザー冷却単一イオン源及びそれを搭載する小型イオンマイクロビーム装置の開発に使用する計画である。
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Research Products
(1 results)
