Beam Scanner 分解能の考察 東大CNS 渡辺 伸一
モニタリングの課題 ◆焦点面に４５度のスリット面でスキャンするので イオンビーム幅拡大→軌道計算中（渡辺氏の話） イオンビーム幅拡大→軌道計算中（渡辺氏の話） ◆主に+(q/A)側は実験に使用、-(q/A)側監視で幅広 ◆プローブの電流感度・耐久性→スリット方式検討 分析器 物（像点）距離：108.5cm 入（出）射角：29.6度 偏向角：90度 極率半径：50cm 磁場間隙：8cm 最大磁束密度2.5kG 分析器 傾き 45度 -(q/A) イオン側 イオン源 焦点面 スキャン +(q/A) イオン側 プローブ
ビーム焦点でのスペクトル Ｂρ 100 emA f.s. ( ) emA 28Si9+ (32) q/A=1/2 q/A=1/4 16O3+ 14N5+ 16O5+ 28Si8+ 14N4+ 28Si6+ 14N3+ 28Si5+ (35) 29Si8+ Ｂρ
Beam Envelope & Equilibrium Orbit at ⊿P/P＝0.5% イオン源の出射点での運動量差が基準運動量から＋０．５％の場合について計算した。 ビームの運動量幅はゼロとして計算しています。 次図を見てください。この図は見慣れているので説明は最低限でいいですね。 注目はBM下流で、BMは左に振り角なので焦点面では中心軌道（Center orbit＝mechanical center）より上（高運動量側 ０．０１０３ｍ）に平衡軌道（Equilibrium orbit）が寄っています。 このときの焦点面でのビーム幅は２．２３６σで、⊿ｘは１３．１３２ｍｍでした。つまり全幅で⊿ｘの２倍＝２６．２６４ｍｍです。
Beam Envelope & Equilibrium Orbit
検討課題 １、質量Aが同一でｑ/Aの異なるビームの焦点（像点）は、平衡軌道上に定めた焦点 （像点）と物点を結ぶ線上にある。 ２、ｑ/Aの異なるビームの運動量比（Bρ比）は、それぞれのｑ/Aの平方根の比となる。 たとえば28Si9+と28Si8+では、sqrt(9/28)/sqrt(8/28)=1.870/1.763=1.0607 となり、運動量 差は６．０７％になる。 ３、分析電磁石の下流で平衡軌道上の焦点での運動量分散函数は約２ｍなので、 28Si8+の平衡軌道と28Si9+の平衡軌道の横方向へのずれ ⊿Xは ⊿X＝０．０６０７＊２＝０．１２１[m] すなわち28Si+8の平衡軌道が分析磁石の中心軌道の場合、28Si9+の平衡軌道は進行方向左側へ１２．１ｃｍずれる。 ４、28Si8+の平衡軌道上に定めた焦点（像点）を通り、その平衡軌道に直角な線上において、28Si9+のビーム幅は28Si8+に比べて増 加する。 逆に、進行方向右に振られた7+Si28のビーム幅も増加する。これら振られたビーム（28Si7+、28Si8+、28Si9+） をプローブが 平衡軌道と直角にスキャンすることになる。 ５、このほか、不純部物質やアシストガスのイオン化ビームがそれぞれの平衡軌道上を通過する。これら「目的外」のビームもプローブでスキャンする ことになるが、その分離法を考えなければならない。
28Si8+ と 29Si8+ 28Si8+と29Si8+では、sqrt(8/28)/sqrt(8/29)=0.5345/0.52522=0.982607 となり、運動量差は1.739％になる。 分析電磁石の下流で平衡軌道上の焦点での運動量分散函数は約２ｍなので、 28Si8+の平衡軌道と29Si8+の平衡軌道の横方向へのずれ ⊿Xは ⊿X＝０．０１７３９＊２＝０．０３４７８[m] すなわち28Si8+の軌道が分析磁石の中心軌道の場合、29Si8+の平衡軌道は進行方向右側へ３．４７８ｃｍずれる。・・・① ビームの運動量幅はδP/Pが0%の場合、δｘは δｘ＝D・δP/P ＝ ２＊０．０００＝ ０．０００[m] ⊿ｘ＝sqrt(βε）＋δｘ ＝１３．１３２ｍｍ 全幅で⊿ｘの２倍＝２６．２６４ｍｍ ・・・② ①、②より、両ビームの重なりは裾で発生するが、ピークの判別は可能である。
28Si8+と29Si8+の分解能 28Si8+ 29Si8+ ２Δｘ ⊿X