マイクロチャンネルプレー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

1993 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, 工学部・電気電子工学科, 助教授 (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ート / 光電子分光器 / プラズマ計測 / シンクロトロン放射光 / X線計測 / 電位によるプラズマ閉じ込め / 電子のエネルギーバランス / サーマルバリア

研究概要

平成5年度は、製作した光電子分光器を、プラズマ計測に用いるために、その基礎特性を、文部省高エネルギー物理学研究所の、放射光施設にて、シンクロトロン放射光を用いて研究した。
これにより、(1)本計測器の特徴である、50チャンネルのマイクロチャンネルプレート(MCP)を、光電子分光用検出器として用い、従来のX線検出器では、計測が極めて難しい、100eVから1keVまでのエネルギー領域を、広範囲に、且つ数eVの精度をもって、計測できることを示した。
この事は、今までに、MCPのX線感度基礎特性を、長年に亙り詳細の研究し、今回は、これを更に拡張して光電子に対する感度を明らかにした点で、さらなる進展を見たと位置付ける事が出来る。
また、光電子が、プラズマからのX線により、ターゲットから叩き出され、平行電極電場中で運動し、これを計算機により、数値解析をして、たしかに実験と一致したことは、この手法の、さらなる一般化に向けての、適用性を拓くものと云うことができる。
この計測器を用いて、(2)サーマルバリア電位により閉じ込められた電子のエネルギーバランスについて研究したところ、ロシアのPastukhovにより提案された、電子エネルギー閉じ込めに関する表式と、本研究により得られた結果が、良い一致をすることが分かった。この時、プラズマは、10keVオーダーの「ホットイオンモード」であり、このモードにおいて、電位の電子閉じ込めへの有効性が、本研究により新たに示された。

研究成果

• [文献書誌] T.Cho et al.: "New findings of X-ray energy responses of silicon surface barrier detectors and their generalized theoretical extention to X-ray responses of position sensitive detectors" Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A. (印刷中). (1994)
• [文献書誌] T.Cho et al.: "Relation between electron-velocity distribution functions and potential formation" Proc.International Conference on Open Plasma Confinement System for Fusion(Invited Paper)〔World Scientific Publishing Co.刊〕. (印刷中). (1994)
• [文献書誌] T.Cho et al.: "Evidence against existing X-ray-energy response theories for silicon surface barrier semiconductor detectors" Physical Review A. 46. 3024-3027 (1992)
• [文献書誌] T.Cho et al.: "X-ray studies of various shapes of electron-velocity distribution functions and of electron confinement affected by kilovolt-range electrostatic potentials" Physical Review A. 45. 2532-2545 (1992)
• [文献書誌] T.Cho et al.: "A theory on the X-ray sensitivity of a silicon surface barrier detector including a thermal charge diffusion effect" Journal of Applied Physics. 72. 3363-3373 (1992)
• [文献書誌] T.Cho et al.: "X-ray detector characterization and applications for plasma research" Nuclear Instruments and Method in Physics Research B. 66. 485-491 (1992)