Proceedings of the 21st Linear A ccelerator Meeting in Japan (September 30- October 2,1996, Tokyo, Japan)〔P 1 - 9 〕

S tu d y o f m u ltip ly c h a r g ed C lu s te r s-io n p r o d u c tio n fo r lin a c
T. Yoshida，K. Sasa，T. Ito, N. Hayashizaki, K. Isokawa. S. Majima，and T. Hattori
Research Laboratory for Nuclear Reactors, Tokyo Institute of Technology
2-12-1 Oh-okayama，Meguro-ku，Tokyo. 152, Japan

Abstract
We have studied multiply charged clusters-ion for linac. Multiply charged clusters-ion beamis a favorable driver for Inertial Confinement Fusion (ICF) due to the high energy density. For
previous experiment we constructed a simple experiment equipment consists of an electron impact ion
source. At first we could produce and accelerate C+ ions. This result is expected to apply toacceleration of C60 fullerene ions.

線形加速器用多価クラスターイオン発生の研究
100cm
I--------------- 一 一 j

1•はじめにクラスターのパルスパワーとしての特性を考えた
場合、 明らかに通常のイオンビームと比べて微小領域に高エネルギーが高密度で集中することになり、更に非常に短い高速パルスビームとなる。 これらの特徴を生かした非線形効果の研究が、多方面で想定されている1)2)3)。
そこで、効率よくクラスターイオンを生成し、カロ速するためにはそのクラスターのイオン発生の最適値を見い出さなければならない。本研究は、 ターゲッ ト と し て c60を用い、電子ビームに よ っ て イオン化して加速した後4)5)、 磁気分析器により価数と質量を分析するものである。今回はその予備実験の C+イオンの測定結果を述べる。

2 .実 験 装 置 概 要
全 体 図 を Fig.1 に示す。 タ ー ゲ ッ ト （鉛筆の芯4 B ) を陽極とし、フ ィ ラ メ ン ト （タンタルワイヤー）
か らの 熱電子 を衝突 させ ること によっ て C +イオン

①ターゲット部②アインツヱルレンズ
③F.C.1⑤

F . C . 2 ⑥ 排 気 系 タ ー ボ と D.P.

④分析マグネットを生成する。
フィラメントとターゲットとの電圧差によって熱電子の持つ エ ネ ル ギ ー を 変えることができる。

F i g . l 測定装置外観図

引き出し電極
ファラデ一カップュ

観測窓

F i g . 2 実験装置概要図
た。

本実験ではダーゲット電圧 (引き出し電圧 )が 800

その数値を Table1 に示す。

〜 1600V 、電 圧 差 は 600 〜 1 4 0 0 V となっている。
生成したイオンはアースである引き出し電極で引800V

き出ざれて加速され、 その後アインツェルレンズにmiよって収束力を受ける。 これを分析マグネットで分析 、ファラデーカップ 2 で 測 定 （〜 1(T13A )するもの

3 •実 験 結 果 と そ の 考 察
フ ァ ラ デ ー カ ッ プ 2 で測定したスペクトルをFig.3に示す。今回の測定で用いた値は分析マグネット前の フ ァ ラデーカップ 1での測定により得られた最適と思われる数値を利用

T a b le 1

A1ISN3JLNI3ALLV1Sである（
Fig. 2 参 照 ) 。

:1200V義

フィラメントエミッシヨン電流
ターゲッ卜印加電圧 (vp,卿★
軸測定時のパラメータ

フィラメント電流、挪變_ 丨V ,=1600V“

1.5A〜0.5mA

800 〜 1600V

フィラメント印加電圧 (v2)300V

アインツェル電圧

520V

01000
2000
3000
MAGNETIC FIELD (Gauss)
F i g .3

C +のスペクトル分析結果

Table 2 測定結果と計算値

しかし、 引き出し電圧、 ターゲットとフィラメント加速電圧

B 測定 [Gauss]

B 理論[Gauss]との電圧差ともクラスターの測定を行うためにはあ

800

1.36X103

1.41 xlO3

まりにも大きすぎる値である。

1200

1.48X103

1.73X103

また、現在の分析マグネットでは大質量のイオン

1600

1.59X103

2.00X103の分析は不可能である。よって C 60フラーレンでの実 験 を 行 う た め に 大 型 の 45 ° 分析マグネットを使

Table 2 は引き出し電圧とスぺクトルの移動の測定値と計算値である。 これらの測定値は Fig.3より求用する予定である（Flg.4參照）。
しかし、そのための接続、微調節系の設計を新たに行わなければならない。

め、計算は以下の式を用いて行った。

フ ラ ー レン は す で に の も の と 、C 6099.95%のものを購入しており、 これを金属棒にBp = 144JAE蒸着してターゲットとして使用する予定である。

B : マ グ ネ ッ ト の 磁 場 [KG]ジ••マ グ ネ ッ ト の 半 径 [cm]A : イオンの質量
5 .參 考 文 献

E : イオンの エ ネ ル ギ ー [MeV]
計算値と測定値のずれの原因は、分析マグネットの[1]P. Attal, S. Della—Negra, D. Gardes, J. D.

漏れ磁場の影響や実際の加速電圧などの値が正確でLarson Y. Le Beyec R. Vienent-Legae and B.

ないことから今のところはっきりとは分からない。

waast,NIM A328 (1993) 293-299

ちなみに磁場の測定値から得られるイオンのエネル
ギ一の理論値はそれぞれ、740eV 、880eV 、lOOOeV 、[2] 岩田康嗣，原 子 核 研 究 vol.39 No.4p63-69

である。

[3] 岩 田 康 嗣 ， エ ネ ル ギ ー • 資 源 vol.13 (1992) 574 •まとめと今後の予定
今回の予備実験によって現行の実験方法で測定がPeterson, Chem. phys. Lett. 31(1992) 543-550可能であることが確かめられた。

[5] P. Scheler, T.D. Marklute, In.J. Mass. Spe. and100cm

1
1= #= = = = © =ITHF ig. 4[4] C.W. Walter, Y.K. Bae, D.C. Lorents and J.R.

現測定系と新分析磁石の図=#=]Ion Pro. 133(1994) L5-L9