2013 Fiscal Year Annual Research Report
最終集束レンズに加速管を用いたガスイオンナノビーム形成技術に関する研究
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23561020
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| Research Institution | Japan Atomic Energy Agency |
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Principal Investigator |
石井 保行 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 高崎量子応用研究所 放射線高度利用施設部, 研究主幹 (00343905)
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| Keywords | 小型300keVイオンマイクロビーム形成装置 / イオンマイクロビーム / 3段加速レンズ / 単一ギャップ第3加速レンズ |
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| Research Abstract |
H25年度は3段加速レンズ系により300keV領域でのサブミクロン径の形成見通しと小型MeVイオンマイクロビーム形成装置のレンズ系の基本設計を目的とした。
サブミクロンビーム形成のための3段加速レンズ系において、前年度に顕在化したレンズ系の軸調整とビーム径測定時間の短縮に関する課題の解決を夫々行った。前者では、レンズ系の高精度調整及び固定用の部品を開発し、位置精度数10μmで光軸の調整を行った。後者では、静止したビームに対してナイフエッジをその端面に垂直な方向に移動させて下流に到達するビームの強度変化から径を測定するこれまでの方法に替えて、レンズ系の下流に設置した静電デフレクターでビームを静止したナイフエッジに対して走査する装置を開発した。これにより測定時間が一分程度から10秒程度に短縮でき、レンズ系の集束パラメータの最適化が容易になった。また、マイクロビーム形成実験の中で、昨年度に形成したビーム径19μm以下に縮小できない主な原因が装置内の残留ガスに起因したビーム散乱によるハローであることを明らかにした。この対策として、イオン源からレンズ系に流出するガスの低減により装置内の真空度を向上し、単一ギャップ第3加速レンズ及び既存の多段第3加速レンズの夫々を使用した3段加速レンズ系において、150keV以下でビーム径4μmを形成した。これにより300keV領域でサブミクロン径を形成できる見通しを得た。
3年間の研究を通じて高電位勾配型の単一ギャップ第3加速レンズを開発し、既存の2段加速レンズ系と組み合わせて高縮小率の3段加速レンズ系を構築した。また、この第3加速レンズと既存の多段第3加速レンズを使用した夫々の3段加速レンズ系によりサブミクロン径を形成できる見通しが得られた。これらの第3加速レンズの性質を基に本研究の最終目標の小型MeVイオンマイクロビーム形成装置の集束レンズ系の基本設計を行った。以上の様に、当所の目標を達成した。
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