2009 Fiscal Year Annual Research Report
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21654056
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
岡本 宏己 Hiroshima University, 大学院・先端物質科学研究科, 教授 (40211809)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
伊藤 清一 広島大学, 大学院・先端物質科学研究科, 助教 (70335719)
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| Keywords | ナノビーム / エミッタンス / クーロン結晶 / レーザー冷却 / 低線量放射線 / 加速器 |
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| Research Abstract |
きわめて局所的な放射線照射を可能にする"マイクロビーム"は,放射線影響学上の基礎研究や材料分析・微細加工,バイオ技術などに広く応用されている。本研究では,従来のマイクロビームを凌駕する"ナノビーム"の実現を目指し,必要な要素技術の開発に着手する。ここで提案される"ナノビーム・ジェネレーター"は線形高周波四重極イオントラップ中で絶対零度近傍まで冷却されたクーロン結晶を引き出して加速することにより,低電流ながら,超低エミッタンスのビーム生成を可能にする。1次元クーロン結晶をトラップから非破壊的に射出できるかどうかがナノビーム・ジェネレーターの成否の鍵を握っており,この点を確認するための原理検証実験を行った。使用したトラップはイオン捕捉領域の内径が6mm,稼働周波数は2MHzである。高周波電圧の振幅はプラズマの安定性を考慮した上で決定するが,本実験では概ね30V前後の値に設定されている。交付申請書に記載した通り,カルシウムイオン(^<40>Ca^+)用のレーザー冷却システムを構築して比較的少数個のイオンをドップラー冷却し,実際にクーロン結晶を生成することに成功した。プラズマの線密度や軸方向の閉じ込め電圧等に依存して,結晶構造が変化することも確認した。
年度の後半から1次元クーロン結晶の射出実験を開始した。数個程度の紐状結晶を生成し,検出器側の端板電極に印加した直流電圧を高速でスイッチすることによりイオンをトラップの外へ引き出す。検出器とは反対側の端板に印加した直流電圧もイオン出射時にスイッチして,引き出し効率の向上を図った。スイッチのタイミングや時間幅,電圧などのパラメータを調整しながら系統的実験を実施し,クーロン結晶射出条件の最適化を行っている。独自に開発した分子動力学コードに基づく数値実験的研究も並行して進めている。
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