新型O.05―500keV域イオンエネルギー分析用多チャンネル半導体検出器の開発

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我々が独自に開発・実用化している、斜めの静電場を用いた新型小型イオン・エネルギー・スペクトル計測器の通常の金属コレクターの代りに、新型半導体検出器を使用する事により、広エネルギー領域の計測が可能な、新型イオン・エネルギー・スペクトル計測器を実現できる事が、イオン源を用いた基礎研究で分った。この成果をプラズマ計測に適用するために、プラズマからのX線等をカットする新機構、及びイオン質量分析機能を付加した「高感度・広エネルギー領域計測が可能な新型イオン・エネルギー計測器」を開発している。低エネルギー・イオンに感度を持つ検出器に関しては、我々の半導体検出器薄膜製法特許を用い、不感層厚が1nmの半導体検出器を開発した。この検出器は、単色エネルギー・イオン源により、凡そ100eVのイオンに対し十分な感度を有していることが確認された。更に不感層が薄く、より低エネルギー(数10eV)まで感度を持つ検出器の開発を引き続き行っている。新型静電型イオン・エネルギー・スペクトル計測器において、イオン・エネルギー分析は斜めグリッドに印加する電圧のスイープと、斜めグリッドとその前段にあるグリッド間の電位差により行い、イオン質量分析はプラズマ閉じ込め装置が持つ磁場を利用し、斜めグリッドにより偏向され磁力線に垂直速度成分を持ったイオンがドリフトする際、質量の差異による軌道差を多チャンネル化した半導体検出器で検出する。そこで、計算機シミュレーションにより、多チャンネル半導体イオン検出器、及びこれを内蔵した新型イオン・エネルギー・スペクトル計測器の設計配位を最適化するための検討を進めた。更に、プロトタイプの新型静電型イオン・エネルギー・スペクトル計測器をガンマ10タンデムミラー装置端部に設置し、端部に流出するプラズマ・イオン計測を行い、実際のプラズマ計測が可能であることを確認した。