超微粒子ビーム加工用超高速ビームの開発

点击翻译按钮获取中文摘要

1.電子衝撃帯電実験直径5mmのグラファイト球に加速電圧0〜20kV,照射電流0〜2mAの電子ビームを当て,ファラデーケージ法で帯電量の定量的測定を行った.その結果理論帯電量Q=4πεγVの70%程度の負極性帯電が得られた.グラファイト球への電子流入量の電圧依存性測定より,真空中の残留ガス分子の二次帯電によるイオンの負帯電グラファイト球への流入現象が明らかになった.帯電量の緩和はその二次イオンによるものである.二次イオンが生成しない超高真空中では理論帯電が行えることが明らかとなったが,超微粒子ビーム加工には正極性の帯電が必須であり,この帯電方式は超微粒子ビーム加工には不向きであることが結論づけられた.2.イオン衝撃帯電実験1.の実験と同様の装置で雰囲気帯電型Arイオンガン(加速電圧0〜2kV,照射量50μm)を用いてArイオン照射帯電実験を行った.理論帯電量の80%程度の正極性帯電が得られた.電子ビーム帯電と同様に残留ガス分子からの二次放射電子の流入が帯電量緩和の原因と考えられる.しかし,真空度を上げれば正極性の理論帯電量が得られ,超微粒子ビーム加工法に適した方法であることが結論づけられた.3.超微粒子ビーム加工用高帯電装置の設計以上の基礎モデル実験より,超微粒子ビーム初(期速度1km,粒径20nm)の帯電装置の設計を行った.超微粒子のイオン照射される時間が数μsecと非常に短く,理論帯電量に帯電させるためには照射電流数十mAの大電流イオン源が必要であることがわかった.本研究では真空度と電流の共に満たせるイオン源としてECRプラズマイオン源を候補にあげ,高帯電装置の設計を行った.