Development of plasma window for vacuum interface and its application to quantum beam science

真空界面等离子体窗口的研制及其在量子束科学中的应用

• 批准号: 20H00141
• 负责人: 難波 愼一
• 金额: $ 29.04万
• 依托单位: Hiroshima University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H00141/
• 关键词: プラズマウィンドウ; アークプラズマ; 真空インターフェース; 超高密度プラズマ源; 超高温高密度プラズマ源; 大気中電子ビーム溶接; バーチャル真空インターフェース; 超高温高密度プラズマ

今年度は3mm径小型カスケードアーク源と8mm径大口径カスケードアーク源の開発を行った．小型アーク源に関しては大気圧電子ビーム加工を意識して，従来よりも1/3程度の重量とした．さらに，中間電極，アノードをすべてモリブデン製とすることで熱負荷に耐えられるようにした．カソードについても傍熱型ホローカソード熱陰極を新たに設計・製作した．この改良により，大気圧100 kPaと10Paの圧力勾配をカソードーアノード間で維持しつつ，2時間以上の連続運転に運転に成功した，当初の要求圧力差が今回初めて実現できたので，大気圧電子ビーム加工の準備を始めた．具体的にはプラズマ膨張部の圧力を低下させ，電子ビームの減衰を防ぐ．このため大型のターボ分子ポンプを2台導入した．一方，大口径カスケードアーク源についても大幅な見直しを行った．特に，これまでカソードと中間電極間にガラス管を入れていたが，この領域がプラズマ冷却・拡散につながると考えてこの部分を除去して直接カソードと中間電極が対向するような配置に変更した．また，大口径アークでも傍熱型ホローカソード熱陰極を新たに設計製作した．これによりプラズマの高温高密度かが期待できる．実験の結果，安定に100Aまでの放電に成功し，その際の電子密度，温度を可視分光計測により評価することができた．電子温度密度に関してはトムソン散乱，レーリー散乱計測系も整備し，精度良くプラズマパラメータを評価できるようになった．ちなみに，トムソン散乱と発光分光で得られた結果はほぼ同じ値を示し，両計測が正しく評価できているといえる．六ホウ化ランタン(LaB6)熱陰極は長時間運転で放電が停止してしまった．この原因を調べるため陰極の組成分析，SEM画層取得を行った．その結果，LaB6陰極のボロンがモリブデン材に侵入し，仕事関数の上昇，及び，モリブデン材に損傷を与えることが判明した．

This year, the development of 3mm diameter small diameter and 8mm diameter large diameter sources has been carried out. The small size of the source is related to the high pressure electronic processing consciousness, and the weight of the material is 1/3 of that. In addition, the intermediate electrode is not suitable for heat load resistance. The new design and manufacture of the hot cathode is based on the design and manufacture of the hot cathode. The improvement is to maintain the pressure setting between high pressure 100 kPa and 10Pa. The continuous operation for more than 2 times is successful. The initial required pressure difference is now available. The preparation for high pressure electronic processing is started. Specific to the expansion of the expansion part of the pressure reduction, electronic application of attenuation prevention. 2 sets of large molecules One side, large-caliber, large-caliber, large In particular, the intermediate electrode is arranged between the cooling and diffusion tubes, and the cooling and diffusion tubes are arranged between the intermediate electrode and the intermediate electrode. Large diameter hot cathode design and manufacture. High temperature and high density are expected. As a result, the stability of the electron density at 100A is stable, and the electron density at the time is stable. The electron temperature density is related to the dispersion of light, and the dispersion measurement system is equipped with good accuracy. The results of the scattering and scattering spectra show that the measurement is correct. The hot cathode (LaB6) has been operating for a long time. Analysis of the composition of the cathode, SEM painting layer obtained. As a result, LaB6 cathode emission is not detected due to material intrusion, the number of incident increases, and the number of incident material damage is not detected due to material intrusion.

项目成果

カタリューナ工科大学(スペイン)

加泰罗尼亚理工大学（西班牙）

Measurement of Auger electrons in BISER X-rays and Xe interaction by using a magnetic bottle electron spectrometer

使用磁瓶电子能谱仪测量 BISER X 射线和 Xe 相互作用中的俄歇电子

• 发表时间: 2022
• 作者: H. Ohiro;A.S. Pirozhkov;K. Ogura;A. Sagisaka;T.A. Pikuz;K. Huang;M. Kando;K. Yamasaki and S. Namba
• 通讯作者: K. Yamasaki and S. Namba

Evaluation of Optical Thickness in He Cascade Arc Plasmas Using VUV Emission Spectroscopy

使用 VUV 发射光谱法评估 He 级联电弧等离子体中的光学厚度

• 发表时间: 2021
• 作者: Md. Anwarul Islam;H. Kawazome;Y. Sunada;M. Sumino;R. Shigesada;K. Yamasaki;N. Tamura;H. Okuno;and S. Namba
• 通讯作者: and S. Namba

水の窓域X線源用レーザー生成プラズマにおける金多価イオンの生成

在水窗 X 射线源的激光等离子体中生成多价金离子

• 发表时间: 2023
• 作者: 王 笳豪，岸本牧，城崎 知至，東口 武史，砂原 淳，水嶋 海里，大廣 光，山崎 広太，難波 愼一

Enhancement of high-order harmonics radiations around 13.5 nm by a long-interaction gas tube and its application to photoresist materials

长相互作用气体管增强13.5 nm左右高次谐波辐射及其在光刻胶材料中的应用

• 发表时间: 2022
• 作者: S. Namba;J. Seres;E. Seres. C. Serrat;T.-H. Dinh;N. Hasegawa;H. Yamamoto;M. Ishino;M. Nishikino and T. Kawachi
• 通讯作者: M. Nishikino and T. Kawachi