マイクロチャンネルプレ-トによる光電子分光の開発と電位による電子閉じ込め則の研究

1991 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 03680003
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 長 照二 筑波大学, 物理学系, 助教授 (80171958)
• 研究分担者: 小椋 一夫 新潟大学, 自然科学研究科, 助手 (40214093) ; 山口 直洋 筑波大学, 物理学系, 講師 (90158113)
• キーワード: マイクロチャンネルプレ-ト(MCP) / 新しい光電子分光器 / MCPの光電子分光への適用 / 計測器の基礎特性 / プラズマ電子温度計測 / 光電子分光による電子温度計測 / 電子温度と光電ピ-クの相関 / 電子温滝計測シミレ-ション

研究概要

平成3年度は、本研究期間3箇年の初年度に当たり、研究の基盤となる、標記研究課題遂行に使用する光電子分光器の設計、製作を行った。
本計測器の特徴は、(1)50チャンネルのマイクロチャンネルプレ-ト(MCP)を、光電子分光用検出器に用いる新しいタイプの光電子分光計測器である点、並びに(2)MCPの優れた出力感度特性を新たに応用する点がまず挙げられる。MCPは、高エネルギ-物理学研究所のシンクロトロン放射光を用いた、感度特性の詳細な研究の成果が示す様に、入射粒子の角度依存性等がある。従って、MCPの使用が光電子分光に対し本当に可能であるかを調べる事は、今後広く光電子分光器を用いる一般の研究者に対しても、関心の高いテ-マであるとされてきたが、我々の基礎特性研究により充分に高感度で優れた出力特性を示す事が明らかになった。
標記研究課題であるプラズマの電子閉じ込め則を研究する為に、本計測器を用いるにあたり、上記MCPの特性を踏まえながら、そのプラズマ計測に際しての(1)計測位置、(2)計測角度の最適化、並びに(3)プラズマ閉じ込めに必要な磁場の漏洩による光電子軌道への影響等を、計算機により予めシミレ-ションを行った。これは、プラズマから出るX線がタ-ゲット薄膜に当たり、生成された光電子をMCP面上に結像させる道筋の、最適化計算を行う事に対応する。計算結果は(1)MCP面と薄膜面の同一面上での精密な設置の重要性、(2)プラズマを見込む角と、本計測器のコリメ-タの詳しい相関、並びにエネルギ-分離能に対する評価も含めて行われ、(3)充分な出力が得られ、また(4)プラズマ電子温度に対する光電ピ-クの定量的相関等、適用法のポイントが新たに解明された。平成4年度は、以上の基礎研究とシミレ-ションを基礎に、プラズマ計測に用いていく方針である。

研究成果

• [文献書誌] T.Cho et al.: "Xーray studies of various shopes of electronーvelocity distribution and of electron confinement affected by Kilovoltーrange electrostatic potentials" Physical Review A. 45,第4号. (1992)
• [文献書誌] T.Cho et al.: "Xーray detector characterization and applications for plasma research" Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B. (1992)
• [文献書誌] M.Hirata et al.: "Xーray Detection Characteristics of Gold Photocathodes and Microchannel Plates Using Synchrotron Radiation(10eVー82.5keV)" Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B. (1992)
• [文献書誌] T.Cho et al.: "Observation of Various Electron Velocity Distribution Shapes Using Xーray Diagnostics in GAMMA 10" Proceedings of 18th European Conference on Controlled Fusion and Plasma Physics. 15C,II. 273-276 (1991)
• [文献書誌] S.Miyoshi et al.: "Recent Upgraded Tondem Mirror Experiments in GAMMA 10" Proceedings of 18th European Conference on Controlled Fusion and Plasma Physics. 15C,II. 269-272 (1991)
• [文献書誌] N.Yamaguchi et al.: "Simple Soft xーray spectrograph with a multilayer mirror for plasma diagnostics" Applied Physics Letters. 60. 821-823 (1992)