真空アーク型金属イオン源の開発と金属多価イオン分光への応用

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当該年度(平成6年度)の目的は、(1)初年(平成5年)度に製作した金属蒸気真空アーク(Metal Vapor Vacuum Arc,以下MEVVAと略す)型イオン源(MEVVA-J1,-J2)を働かせるための放電回路系を整備し、(2)これを使ってイオン源のより詳細な性能テストを行い、(3)その結果に基づいて改良されたイオン源MEVVA-J3を設計製作して性能テストを行い、さらに(4)電子ビームイオントラップ(EBIT)に接続して入射テストを行うことであった。当初の計画は(4)に重点を置いていたが、(1)と(2)に多くの時間を費やしたこと、およびEBIT本体の設置が当初の予定より約半年遅れたことにより、入射テストは報告段階でまだ行われていない。(1)ではサイラトロンを使用して放電回路系の改良を行い、同時にイオン検出回路の改良も行った。これによって放電時間とイオン検出系の応答が非常に速くなり、(2)のテストでかなり進展した結果を出すことができた。第1に、必要なときに必要な時間間隔でイオン源をほぼ正確に働かせることが可能になった。第2に、ファラディキャップによるイオンの検出において、放電時のノイズとイオン信号を完全に分離することができ、イオン信号の継続時間とイオン量をかなり正確に知ることができた。イオン強度は1.6mの距離で1スパーク当たり10^<11>ions/cm^2程度であった。第3に、静電エネルギー分析器を使って飛行時間差による質量スペクトルをとることが可能になった。イオン源の陰極にCuとTaを使用したときの質量スペクトルは、このイオン源が共に1価から4価までのイオンを生成することを確認した。これらの結果をふまえて、(3)の改良型イオン源MEVVA-J3の設計・製作を行い、性能テストを開始した。MEVVA-J3を使った入射テストは平成7年3月以降に持ち越された。