低速小型多価イオンビーム装置の開発 ～イオンビーム偏向器、及びビームプロファイルモニター～

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1 低速小型多価イオンビーム装置の開発 ～イオンビーム偏向器、及びビームプロファイルモニター～
環境計測　太田哲朗 目的 ・ イオンビーム偏向器の開発 ・ ビームプロファイルモニターの開発 　　　　　　― ビーム位置、角度の操作 　　　　　　― ビームの形状を知る 14 Feb 2003 環境計測 卒論発表会

2 装置開発の現状と問題点 イオン源、レンズ、質量・電荷分析器は開発済み
　イオン源、レンズ、質量・電荷分析器は開発済み ― 質量・電荷分析器により特定の電荷・質量のイ　　 オンを抽出することができるのはわかっている　　　が、ビームの形状はわからない ― イオントラップにビームを入れるにはビームの形　 状をわかった上で、位置、角度の操作が必要 イオンビーム偏向器 プロファイルモニター 14 Feb 2003 環境計測 卒論発表会

3 イオンビーム偏向器 a=20㎜ l1=30㎜ l2=20㎜ 2aV0 V(l12+l1l2) 平行移動距離 V=１００Vで3.2㎜ Ar+
14 Feb 2003 環境計測 卒論発表会

4 イオンビーム偏向器完成品 100㎜ 絶縁物 電極板 支持板 14 Feb 2003 環境計測 卒論発表会

5 　　　　　　　　　　　　プロファイルモニター MCP ー 2次電子を増倍、電子雲の形成 Wedge&Strip Anode ー 3つの電極の電荷比により位置を決定 Electron Absorber ― 外壁から出た2次電子を吸収 Electron　Absorber Wedge (垂直)方向 Y Strip X(水平)方向 MCP イオンビーム チャンネル MCP イオンビーム チャンネル 電子雲 QW QS QM QW QS QM QW QS QM アノード 電子雲 QW QM QS QW QM QS QW QM QS QW QM QS QW QM QS QW QM QS QW QM QS QW QM QS QW QM QS QS QM QW QS QM QW QS QM QW QW QM QS QW QM QS QW QM QS X=2QS / (QW+QS+QM) Y=2QW/ (QW+QS+QM) 14 Feb 2003 環境計測 卒論発表会

6 プロファイルモニター完成品 Electron Absorber (厚さ1mm、内径44㎜、 外形90㎜) MCP(厚さ1mm、直径50㎜)
Anode(直径48㎜) 14 Feb 2003 環境計測 卒論発表会

7 ビームの形状の測定 イオン種 : Ar+ 加速電圧 ：1200 V 真空：3.0×10-6 Torr 矩形スリットで整形 垂直 0.5㎜
分裂 1.0㎜ 0.5㎜ 水平 垂直 水平 14 Feb 2003 環境計測 卒論発表会

8 テスト実験 1.線形性の測定 2.偏向器の動作確認 1. 線形性
Electron Absorber上に銅メッシュのシートを置き、ビームを水平・垂直に振りメッシュの形をモニタリング 1. 線形性 コイル プロファイルモニター 14 Feb 2003 イオンビーム偏向器 環境計測 卒論発表会

9 プロファイルモニターによりモニタリングした図
比較 実際のメッシュ メッシュ幅0.42㎜ 16mesh/inch プロファイルモニターによりモニタリングした図 14 Feb 2003 環境計測 卒論発表会

10 メッシュの影の中心のチャンネルを格子数に対してプロット
1格子 メッシュの影の中心のチャンネルを格子数に対してプロット 14 Feb 2003 環境計測 卒論発表会

11 水平方向の線形性 mesurement fitting 水平方向 Channel Nunber メッシュ格子数 (個)
450 mesurement fitting 400 350 水平方向 Channel Nunber 300 250 200 5 10 15 20 メッシュ格子数 (個) 水平方向の線形性 14 Feb 2003 環境計測 卒論発表会

12 垂直方向の線形性 mesurement fitting 垂直方向 Channel Number メッシュ格子数 (個)
450 mesurement 400 fitting 350 300 垂直方向 Channel Number 250 200 5 10 15 20 メッシュ格子数 (個) 垂直方向の線形性 14 Feb 2003 環境計測 卒論発表会

13 電極板に0V から順に20Vずつ電位差を与えビーム中心の移動距離を測定
2. 偏向器の動作確認 電極板に0V から順に20Vずつ電位差を与えビーム中心の移動距離を測定 実験値 フリンジングを考慮した 　 シミュレート値 3 計算値 V(l12+l1l2) 2aV0 2 移動距離 (mm) 1 20 40 60 80 100 120 14 Feb 2003 環境計測 卒論発表会 電極板電位差 (V)

14 結果 ・ プロファイルモニターが完成 ・ プロファイルモニターでビーム形状を知ることが可能 ・ イオンビーム偏向器でビーム操作が可能
14 Feb 2003 環境計測 卒論発表会

15 終わり －To Be Continued－ 14 Feb 2003 環境計測 卒論発表会

16 おしまい 1.目的 10.テスト実験 線形性(グラフ) 2.問題と現状 11.テスト実験 線形性(水平線形性) 3.イオンビーム偏向器
10.テスト実験　線形性(グラフ) 2.問題と現状 11.テスト実験　線形性(水平線形性) 3.イオンビーム偏向器 12.テスト実験　線形性(垂直線形性) 4.完成品 13.テスト実験　偏向器の動作確認 5.プロファイルモニター 14.結果 6.完成品 7.ビームの形状 8.テスト実験　線形性(実験装置図) 9.テスト実験　線形性(メッシュ図) 14 Feb 2003 環境計測 卒論発表会

17 Interpolative anode array:multiple ande ・ アノードが多く回路が複雑 ・ アンプの量の問題
MCP Detector 光学系:CCD camera ・　高解像度のカメラが必要 ・　解析プログラム Interpolative anode array:multiple ande ・　アノードが多く回路が複雑　 ・　アンプの量の問題 　　　　　　Resisitive anode 　 　　　　Wedge&Strip anode 理屈上限界 3つ、4つの信号の電荷比で位置検出 14 Feb 2003 環境計測 卒論発表会

18 イオンビーム偏向器内の電場 フリンジング 0V 50V 0V 100V -50V 0V 14 Feb 2003 環境計測 卒論発表会

19 MCP ① pore径：25ミクロン ② 傾き：8度 ③ pore to pore：32ミクロン ② ③ ① イオン 1.2㎜ 0.08㎜
②　傾き：8度 ③ pore to pore：32ミクロン MCP ② ③ ① イオン 1.2㎜ 0.08㎜ 電子増倍率 1枚：約103 2枚：約105 3枚：約107 0.1㎜ 14 Feb 2003 環境計測 卒論発表会

20 計測システム QW QS QM プロファイルモニター Pre Amp. Main Amp. ADC リストモードで データ保存
電圧信号 パルス整形・増幅 デジタル値に変換 14 Feb 2003 環境計測 卒論発表会