高温超伝導を用いたナノアンペア級ビーム電流強度の超高感度非破壊測定技術の開発

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ナノアンペア級のビーム電流を高感度で検出するため、今年度は高温超伝導を応用した検出器の技術開発に関する研究を実施した。イオンビームエッチングによる超伝導回路を製作するため、チタンスリットを考案し、それをコイル状に製作することを研究した。チタンスリットは厚み0.5mmで10x10mmの面積に10ターンの角型コイル形状を持つもので、Bi2223を密着させてビーム照射する方式とした。この方式はチタンが高温に耐えるため、ステンレスの場合にくらべて大強度ビームを照射することが可能である。特に照射中にスリットが熱塑性により変形し、正しい形状の照射ができなくなる点を避けるよう配慮した。一方、ビームの形状についても研究をした。必要なビーム径は20mmと見積もり、この範囲でビームの平坦度が10%以内に収まるよう現行のイオン源を評価した。このイオン源はECRイオン源であるが、プラズマよりイオンを引き出す際に大強度にした場合、平坦度が犠牲になることが分かった。この結果を受けて20mm径のビームで10%の平坦度を持つイオン源の研究を行った。幸い、我々の研究室では大強度多価イオン源を研究中であったので、その装置を借用し若干の変更を加えて使用する機会を得た。本研究の結果、5kVで500マイクロアンペアの電流を得ることができ、平坦度も満足するものが得られた。試料上のビーム特性を評価するためビーム光学計算を行った。このような経緯で試料のビーム照射実験を行なうことができた。照射した試料の分析を行なった。