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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
イオントラップの概要
VM
VM
イオンの入射方向
Field free
入口
出口
250
VL
L=500mm
VL
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
静電型イオントラップの電極構造
Field free領域
500mm
イオントラップの外観
500mm
400 l / sec TMP
蓄積イオンの寿命
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
NC (t )   ec v 
t  t
t
I t dt
N C t  一定時間 t の間に生じる中性粒子数

残留ガスの原子数密度
 ec
v
I t 
p0
トラップ内の
残留ガス真
空度
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
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
反射電極：1870 V レンズ電圧：1130 V イオン種：1.2keV-Ar+
イオン引き出し実験セットアップ
セットアップの外観
45°分析電磁石
ＭＣＰ－ＰＳＤ
トラップ
90°デフレクタ
MCP
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：
入射ビーム量：
1.2 keV Ar + ビーム
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
結果1 蓄積イオンビームの取り出し
5
10
入射直後のイオン
からの中性粒子
4
Intensity (arb. unit)
10
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
3
10
2
10
1
10
この瞬間
入口電圧ON
この瞬間
出口電圧OFF
0
10
0
2
4
6
Time (ms)
8
10
12
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
20Hzの繰り返しパルスで引き出されるイオンビーム
4
Counts
(arb. unit)
Intensity
10
3
10
2
10
1
10
0
10
0
100
200
300
400
Time (ms)
500
600
700
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
実験２ 引き出しビームの径
600
:X軸に対する射影の積分値
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
：fitting
500
Counts
400
300
200
100
0
-6
-4
-2
0
2
4
6
X coordinate (mm)
600
:Y軸に対する射影の積分値
：fitting
500
Counts
400
300
200
100
0
-6
-4
-2
0
2
Y coordinate (mm)
4
6
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。
まとめ
引き出しイオンビーム量を測定した
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。
引き出しイオンビーム径を測定した
半値幅で約4 mm、1/10幅で約7 mmである。
課題
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。
デフレクタ下流に集束レンズの必要性
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