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蓄積イオンビームのトラップからの引き出し

蓄積イオンビームのトラップからの引き出し. 分子イオンを振動基底状態にそろえて衝突解離実験を行う. 課題 ・　引き出したビームの量　 　　　　　　　　→　衝突解離実験に十分な量か？ ・　引き出したビームの径　 　　　　　　　　→　衝突解離実験に必要とされる径か？. 静電型イオンビームトラップについての参考は T. Ota, M. Saito, A. Yokota, and Y. Haruyama Japanese Journal of Applied Physics, 45 (2006) 5263. Field free. 250.

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蓄積イオンビームのトラップからの引き出し

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Presentation Transcript

  1. 蓄積イオンビームのトラップからの引き出し • 分子イオンを振動基底状態にそろえて衝突解離実験を行う 課題 ・　引き出したビームの量　 　　　　　　　　→　衝突解離実験に十分な量か？ ・　引き出したビームの径　 　　　　　　　　→　衝突解離実験に必要とされる径か？ 静電型イオンビームトラップについての参考は T. Ota, M. Saito, A. Yokota, and Y. Haruyama Japanese Journal of Applied Physics, 45 (2006) 5263

  2. Field free 250 V V イオントラップの概要 V V M M イオンの入射方向 入口 出口 L L L=500mm 1.　出口側電極をONにする　－　イオンは入口側に跳ね返る 2.　次に、入り口側電極をONにする　－　イオンはトラップ内を往復運動する 3.　出口側電極をOFFにする　－　トラップされたイオンが取り出される

  3. Field free領域 静電型イオントラップの電極構造 500mm

  4. 500mm イオントラップの外観 400l / sec TMP

  5. 蓄積されているイオン数の減少は、トラップから逃れてくる中性粒子数に反映蓄積されているイオン数の減少は、トラップから逃れてくる中性粒子数に反映 p0 トラップ内の残留ガス真空度 一定時間 Dt の間に生じる中性粒子数 残留ガスの原子数密度 １電子捕獲断面積 蓄積イオンの速度 時刻t における蓄積イオン数 反射電極：1870 V レンズ電圧：1130 V　　イオン種：1.2keV-Ar+ 蓄積イオンの寿命 蓄積イオン数が1/eになる時間(τ)を蓄積されているイオンの寿命としてトラップ性能を評価

  6. イオン引き出し実験セットアップ

  7. ＭＣＰ－ＰＳＤ 45°分析電磁石 トラップ 90°デフレクタ MCP セットアップの外観

  8. 実験パラメータ 分子解離実験に用いるHD+イオンを模擬 入射ビーム： 1.2 keV Ar ビーム 入射ビーム量： 4 nA (DC)ビーム のパルス化　 　　　　　　　　　　　　 パルス幅　10 ms　繰り返し　20 Hz 蓄積（冷却）時間： 10 ms ～100 ms 反射電極電圧 1870 V（第1電極） レンズ電圧 1130 V トラップ真空度 5×10-9 Torr +

  9. 入射直後のイオン からの中性粒子 取り出された イオンビーム 蓄積中のイオン からの中性粒子 Intensity (arb. unit) この瞬間 入口電圧ON この瞬間 出口電圧OFF 結果1　蓄積イオンビームの取り出し デフレクタを動作させずに、トラップより出てくる粒子数すべてを出口正面のMCPで測定

  10. 20Hzの繰り返しパルスで引き出されるイオンビーム20Hzの繰り返しパルスで引き出されるイオンビーム Intensity (arb. unit) 結果20 counts / 1 pulse×20 pulse / s = 400 cps パルス周波数を100Hz近くまであげることが可能　→　2000cps

  11. 600 :Y軸に対する射影の積分値 600 :X軸に対する射影の積分値 500 ：fitting ：fitting 500 400 400 Counts 300 Counts 300 200 200 100 100 0 -6 -4 -2 0 2 4 6 0 -6 -4 -2 0 2 4 6 Y coordinate (mm) X coordinate (mm) 実験２　引き出しビームの径 • デフレクターでエネルギー • 　分析後、MCP位置検出器 • 　（MCP-PSD)で測定 • 　図はビームの検出位置 • 　　毎の計数を、水平（X) • 　　方向と鉛直（Y）方向に • 　　射影した値を示す。径は • 　　半値幅で約4 mm、 • 1/10幅で約7 mm • 　　であることがわかる。

  12. パルス周波数を100Hz近くまであげることで2000 cpsの蓄積イオンを1.2keV イオンビームとして取り出すことができる。これは、目的の分子イオン解離実験が可能なビーム量である。 半値幅で約4 mm、1/10幅で約7 mmである。 分子イオン解離実験の分解能に必要なビーム径は最大で 1 mm ほどであり、ビーム量から考えると スリットでコリメートする方法は取れない。 課題 デフレクタ下流に集束レンズの必要性 まとめ • 　引き出しイオンビーム量を測定した • 　引き出しイオンビーム径を測定した

  13. 京都府立大学応用物理学研究室　研究内容のページに戻る京都府立大学応用物理学研究室　研究内容のページに戻る

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