表面電離型質量分析計のイオン化率向上を目指した高周波電子衝撃型イオン源の開発

2010 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 22550089
• Research Institution: Japan Atomic Energy Agency
• Principal Investigator: 大図 章 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 原子力基礎工学研究部門, 研究副主幹 (70354876)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 鈴木 大輔 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 原子力基礎工学研究部門, 研究員 (80535477)
• Keywords: 質量分析器 / イオン源 / イオン化率 / 高周波 / レーザーイオン化 / 表面電離 / 熱電離 / フィラメント

Research Abstract

平成22年度は、本研究開発の目的である表面電離型質量分析計(TIMS)用イオン源における大幅なイオン化率の向上を実証するため、その準備として簡易型高周波電子衝撃型フィラメントイオン源、高周波電源及び電気回路の等の試験装置の設計、製作を行った。さらに、試作したイオン源の動作確認のため従来のイオン源の方式による熱イオン化によるイオン化効率及び中性原子量の計測試験を予定通り実施し、平成23年度以降の本格的なイオン化率増強試験に着手できる目途をつけることができた。以下に、平成22年度の成果を記す。
・高周波電子衝撃型イオン源の製作及び動作試験の完了
従来のTIMSのイオン源に用いられるレニウム製の二つのフィラメントを装備した真空フランジを製作し、さらに高周波電圧を印加するための電流ポートを真空装置に設置して高周波電子衝撃型イオン源を試作した。また、新たに製作した簡易イオン検出器によりイオン源より発生する熱電離イオンの信号(～10^<-12>A)を計測した。
・高周波電気回路の設計・製作の完了
イオン源のフィラメント部に高周波電子衝撃によるイオン化率向上に必要と想定される高周波電場(～2kV_<p-p>)を印加するための電気回路の設計・製作を行った。この結果、フィラメント部に400MHzで2kV_<p-p>程度の高周波電圧が印加されることを確認した。
・イオン源の中性原子量、イオン化率の計測のためのレーザー機器の整備
イオン源を用いて従来の熱イオン化によるイオン化率、及び中性原子量を計測するためのパルス型レーザー機器を整備、設置し、レーザー光によるイオンの増加を確認した。