JP3133394B2 - パルスビーム発生装置 - Google Patents
パルスビーム発生装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、短パルスのイオンビー
ムを発生させるパルスビーム発生装置に係り、特に、短
パルスイオンビームをターゲットに衝突させて、散乱さ
れたイオンの飛行時間からターゲットの構造等を分析す
る飛行時間分析型イオン散乱装置等に好適なパルスビー
ム発生装置に関する。
ムを発生させるパルスビーム発生装置に係り、特に、短
パルスイオンビームをターゲットに衝突させて、散乱さ
れたイオンの飛行時間からターゲットの構造等を分析す
る飛行時間分析型イオン散乱装置等に好適なパルスビー
ム発生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、イオンビームまたは電子ビーム等
の荷電粒子ビームをパルス状にしてターゲットに衝突さ
せ、散乱された荷電粒子の飛行時間（エネルギー）スペ
クトルの角度依存性からターゲットの構造等を分析する
飛行時間分析型イオン散乱装置が開発されている。この
ような分析技術では、荷電粒子ビームをパルス状にした
パルスビームを生成する必要があるが、パルスビーム発
生装置としては、従来からビーム偏向方式のパルスビー
ム発生装置が知られている。
の荷電粒子ビームをパルス状にしてターゲットに衝突さ
せ、散乱された荷電粒子の飛行時間（エネルギー）スペ
クトルの角度依存性からターゲットの構造等を分析する
飛行時間分析型イオン散乱装置が開発されている。この
ような分析技術では、荷電粒子ビームをパルス状にした
パルスビームを生成する必要があるが、パルスビーム発
生装置としては、従来からビーム偏向方式のパルスビー
ム発生装置が知られている。
【０００３】図４は、このようなビーム偏向方式のパル
スビーム発生装置を用いた飛行時間分析型イオン散乱装
置の概略構成を示すものである。同図において、１はイ
オンビーム、２はスリット状のチョッピングアパーチャ
ー、３はチョッピング用偏向器、４はターゲットであ
る。
スビーム発生装置を用いた飛行時間分析型イオン散乱装
置の概略構成を示すものである。同図において、１はイ
オンビーム、２はスリット状のチョッピングアパーチャ
ー、３はチョッピング用偏向器、４はターゲットであ
る。
【０００４】図示しない荷電粒子源から射出されたイオ
ンビーム１は、2 枚の平行平板電極等から構成されたチ
ョッピング用偏向器３間に形成された交番電界（あるい
は磁界）によって偏向され、図中矢印で示すように走査
される。そして、チョッピング用偏向器３による偏向が
ほぼ零となる瞬間のみイオンビーム１がチョッピングア
パーチャー２を通過し、パルスビーム１ａが生成され
る。このパルスビーム１ａがターゲット４に照射され、
散乱されたイオンは図示しない検出器によって検出され
る。
ンビーム１は、2 枚の平行平板電極等から構成されたチ
ョッピング用偏向器３間に形成された交番電界（あるい
は磁界）によって偏向され、図中矢印で示すように走査
される。そして、チョッピング用偏向器３による偏向が
ほぼ零となる瞬間のみイオンビーム１がチョッピングア
パーチャー２を通過し、パルスビーム１ａが生成され
る。このパルスビーム１ａがターゲット４に照射され、
散乱されたイオンは図示しない検出器によって検出され
る。
【０００５】上述した飛行時間分析型イオン散乱装置で
は、パルスビーム１ａのパルス幅が短いほど分解能を向
上させることができる。すなわち、飛行時間法において
は、粒子が距離ｌを飛行する飛行時間ｔf を測定して粒
子のエネルギーＥを求めるが、飛行時間ｔf とエネルギ
ーＥとの関係、エネルギー分解能力ΔＥと時間分解能力
Δｔf の関係は、次のように示される。
は、パルスビーム１ａのパルス幅が短いほど分解能を向
上させることができる。すなわち、飛行時間法において
は、粒子が距離ｌを飛行する飛行時間ｔf を測定して粒
子のエネルギーＥを求めるが、飛行時間ｔf とエネルギ
ーＥとの関係、エネルギー分解能力ΔＥと時間分解能力
Δｔf の関係は、次のように示される。
【０００６】 ｔf ＝1 ／Ｖ＝（ｍ／2 ）1/2 ・ｌＥ-1/2 ΔＥ／Ｅ＝2 （2 ／ｍ）1/2 （Δｔf ／ｌ）Ｅ1/2 ＝2 （Δｔf ／ｔf ） ここで、ｍは粒子質量、Ｖは粒子速度である。
【０００７】したがって、飛行時間法において高分解能
（ΔＥ／Ｅを小さくする）を得るためには、飛行距離ｌ
を長くするか、時間分解能力Δｔf を短くする必要があ
る。ただし、イオン散乱のパルスビーム法の場合、この
Δｔf はビームのパルス幅と一次粒子のエネルギーのば
らつきに伴う散乱後の飛行時間のばらつきと、測定系の
時間分解能力の和である。
（ΔＥ／Ｅを小さくする）を得るためには、飛行距離ｌ
を長くするか、時間分解能力Δｔf を短くする必要があ
る。ただし、イオン散乱のパルスビーム法の場合、この
Δｔf はビームのパルス幅と一次粒子のエネルギーのば
らつきに伴う散乱後の飛行時間のばらつきと、測定系の
時間分解能力の和である。
【０００８】一方パルス幅Δｔは偏向器３の電極の端部
の効果を無視すれば、Ｓをチョッピングアパーチャー２
面におけるビーム径とチョッピングアパーチャー径の
和、ｄをチョッピング用偏向器３の電極間隔、ｔr を電
極に印加されるパルス電圧の立上がり時間、Ｖ0 を加速
電圧、Ｖd をチョッピング用偏向器３の偏向電圧、Ｌ1
をチョッピング用偏向器３の電極の長さ、Ｌ2 をチョッ
ピングアパーチャー２とチョッピング用偏向器３との間
の自由空間の長さとして、 Δｔ＝（4 Ｓｄｔr Ｖ0 ）／｛Ｖd Ｌ1 （Ｌ1 ＋2 Ｌ2 ）｝ で与えられる。この式によれば、偏向電圧Ｖd を大きく
することでパルス幅Δｔをいくらでも短くすることがで
きる。
の効果を無視すれば、Ｓをチョッピングアパーチャー２
面におけるビーム径とチョッピングアパーチャー径の
和、ｄをチョッピング用偏向器３の電極間隔、ｔr を電
極に印加されるパルス電圧の立上がり時間、Ｖ0 を加速
電圧、Ｖd をチョッピング用偏向器３の偏向電圧、Ｌ1
をチョッピング用偏向器３の電極の長さ、Ｌ2 をチョッ
ピングアパーチャー２とチョッピング用偏向器３との間
の自由空間の長さとして、 Δｔ＝（4 Ｓｄｔr Ｖ0 ）／｛Ｖd Ｌ1 （Ｌ1 ＋2 Ｌ2 ）｝ で与えられる。この式によれば、偏向電圧Ｖd を大きく
することでパルス幅Δｔをいくらでも短くすることがで
きる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たビーム偏向方式のパルスビーム発生装置を用いた飛行
時間分析型イオン散乱装置では、イオンビーム１はチョ
ッピング用偏向器３の電極端部における速度変調作用を
受ける。
たビーム偏向方式のパルスビーム発生装置を用いた飛行
時間分析型イオン散乱装置では、イオンビーム１はチョ
ッピング用偏向器３の電極端部における速度変調作用を
受ける。
【００１０】すなわち、チョッピング用偏向器３の電極
端部における漏れ電界等により、イオンビーム１のイオ
ン粒子に、このイオン粒子の進行方向に沿った加減速度
が加わる。また、この加減速度は、チョッピング用偏向
器３の間のどの部位をイオン粒子が通過するかによって
その大きさが異なる。このため、あるビーム径を有する
イオンビーム１の各イオン粒子の速度にばらつきが生
じ、結果としてパルスビーム１ａのパルス幅が長くな
り、パルス幅Δｔは、上式にこの速度のばらつきに起因
する時間の広がりを加えた幅となり、ある最小値を境
に、偏向電圧Ｖd の増加とともに逆に増大してしまう。
端部における漏れ電界等により、イオンビーム１のイオ
ン粒子に、このイオン粒子の進行方向に沿った加減速度
が加わる。また、この加減速度は、チョッピング用偏向
器３の間のどの部位をイオン粒子が通過するかによって
その大きさが異なる。このため、あるビーム径を有する
イオンビーム１の各イオン粒子の速度にばらつきが生
じ、結果としてパルスビーム１ａのパルス幅が長くな
り、パルス幅Δｔは、上式にこの速度のばらつきに起因
する時間の広がりを加えた幅となり、ある最小値を境
に、偏向電圧Ｖd の増加とともに逆に増大してしまう。
【００１１】このため、パルス幅Δｔを短くして分解能
を向上させることが困難であるという問題があった。な
お、このようなビーム偏向方式のパルスビーム発生装置
において、従来パルス幅の限界は、電子で10ps、イオン
で1ns 程度とされている。
を向上させることが困難であるという問題があった。な
お、このようなビーム偏向方式のパルスビーム発生装置
において、従来パルス幅の限界は、電子で10ps、イオン
で1ns 程度とされている。
【００１２】本発明は、かかる従来の事情に対処してな
されたもので、従来に較べてパルス幅の短いパルスビー
ムを生成することのできるパルスビーム発生装置を提供
しようとするものである。
されたもので、従来に較べてパルス幅の短いパルスビー
ムを生成することのできるパルスビーム発生装置を提供
しようとするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明のパル
スビーム発生装置は、荷電粒子をビーム状に射出する荷
電粒子源と、前記荷電粒子源から射出された荷電粒子を
制限するためのチョッピングアパーチャーと、前記荷電
粒子源と前記チョッピングアパーチャーとの間に配置さ
れ、該チョッピングアパーチャーから荷電粒子がパルス
状に導出されるように前記荷電粒子源からの荷電粒子を
走査する如く偏向するチョッピング用偏向器と、前記チ
ョッピング用偏向器を通過した後の荷電粒子を、磁場ま
たは電場によって偏向し、速度の異なる荷電粒子が、そ
れぞれ異なる軌跡を描くように旋回させて、これら速度
の異なる荷電粒子がターゲットに到達する時間差を短縮
する時間収束用偏向手段とを具備したことを特徴とす
る。
スビーム発生装置は、荷電粒子をビーム状に射出する荷
電粒子源と、前記荷電粒子源から射出された荷電粒子を
制限するためのチョッピングアパーチャーと、前記荷電
粒子源と前記チョッピングアパーチャーとの間に配置さ
れ、該チョッピングアパーチャーから荷電粒子がパルス
状に導出されるように前記荷電粒子源からの荷電粒子を
走査する如く偏向するチョッピング用偏向器と、前記チ
ョッピング用偏向器を通過した後の荷電粒子を、磁場ま
たは電場によって偏向し、速度の異なる荷電粒子が、そ
れぞれ異なる軌跡を描くように旋回させて、これら速度
の異なる荷電粒子がターゲットに到達する時間差を短縮
する時間収束用偏向手段とを具備したことを特徴とす
る。
【００１４】
【作用】上記構成の本発明のパルスビーム発生装置で
は、チョッピング用偏向器とチョッピングアパーチャー
との間、あるいはチョッピングアパーチャーの後段に、
荷電粒子を磁場または電場によって偏向し、速度の異な
る荷電粒子がそれぞれ異なる軌跡を描くように旋回させ
て、すなわち、速度の速い荷電粒子が外側の軌道、速度
の遅い荷電粒子が内側の軌道を通るようにして、これら
速度の異なる荷電粒子がターゲットに到達する時間差を
短縮する時間収束用偏向手段が設けられている。
は、チョッピング用偏向器とチョッピングアパーチャー
との間、あるいはチョッピングアパーチャーの後段に、
荷電粒子を磁場または電場によって偏向し、速度の異な
る荷電粒子がそれぞれ異なる軌跡を描くように旋回させ
て、すなわち、速度の速い荷電粒子が外側の軌道、速度
の遅い荷電粒子が内側の軌道を通るようにして、これら
速度の異なる荷電粒子がターゲットに到達する時間差を
短縮する時間収束用偏向手段が設けられている。
【００１５】したがって、チョッピング用偏向器によっ
て荷電粒子に速度差が生じても、これらの荷電粒子の飛
行距離を、速度の速い荷電粒子が長く、速度の遅い荷電
粒子が短くなるようにすることができ、この飛行距離の
差によって、これらの荷電粒子がターゲットに到達する
際の時間差を短縮することができる。このため、チョッ
ピング用偏向器に起因する荷電粒子の速度差によって、
パルスビームのパルス幅が広がることを防止することが
でき、従来に較べてパルス幅の短いパルスビームを生成
することができる。
て荷電粒子に速度差が生じても、これらの荷電粒子の飛
行距離を、速度の速い荷電粒子が長く、速度の遅い荷電
粒子が短くなるようにすることができ、この飛行距離の
差によって、これらの荷電粒子がターゲットに到達する
際の時間差を短縮することができる。このため、チョッ
ピング用偏向器に起因する荷電粒子の速度差によって、
パルスビームのパルス幅が広がることを防止することが
でき、従来に較べてパルス幅の短いパルスビームを生成
することができる。
【００１６】
【実施例】以下、本発明のパルスビーム発生装置の一実
施例を図面を参照して詳細に説明する。
施例を図面を参照して詳細に説明する。
【００１７】図１は、本発明の一実施例の構成を示すも
ので、図において、１０は荷電粒子源、１１はチョッピ
ング用偏向器、１２はチョッピングアパーチャー、１３
ａ、１３ｂは時間収束用偏向装置、１４はターゲットで
ある。荷電粒子源１０は、図示しないイオンソース、収
束用レンズ、加速管、質量分析用偏向装置、スリット等
から構成され、イオンソースにおいて発生させたイオン
をビーム状にしたイオンビーム１５を射出する。
ので、図において、１０は荷電粒子源、１１はチョッピ
ング用偏向器、１２はチョッピングアパーチャー、１３
ａ、１３ｂは時間収束用偏向装置、１４はターゲットで
ある。荷電粒子源１０は、図示しないイオンソース、収
束用レンズ、加速管、質量分析用偏向装置、スリット等
から構成され、イオンソースにおいて発生させたイオン
をビーム状にしたイオンビーム１５を射出する。
【００１８】また、チョッピング用偏向器１１は平行平
板電極等からなり、これらの平行平板電極間に所定の交
番電圧を印加することにより、平行平板電極間に交番電
界を形成し、図中矢印で示すようにイオンビーム１５を
偏向、走査することができるように構成されている。一
方、チョッピングアパーチャー１２はイオンビーム１５
の通過を制限するようにスリット状に構成されており、
チョッピング用偏向器１１による偏向がほぼ零となった
瞬間のみイオンビーム１５を通過させ、これによってバ
ルスビームを形成するよう構成されている。
板電極等からなり、これらの平行平板電極間に所定の交
番電圧を印加することにより、平行平板電極間に交番電
界を形成し、図中矢印で示すようにイオンビーム１５を
偏向、走査することができるように構成されている。一
方、チョッピングアパーチャー１２はイオンビーム１５
の通過を制限するようにスリット状に構成されており、
チョッピング用偏向器１１による偏向がほぼ零となった
瞬間のみイオンビーム１５を通過させ、これによってバ
ルスビームを形成するよう構成されている。
【００１９】さらに、時間収束用偏向装置１３ａ、１３
ｂは、チョッピングアパーチャー１２を通過したパルス
ビームすなわちイオンを、電場（または磁場）によって
偏向し、速度の異なるイオンが、それぞれ異なる軌跡を
描くように旋回させて、これら速度の異なるイオンがタ
ーゲット１４に到達する時間差を短縮するよう構成され
ている。なお、時間収束用偏向装置１３ａと時間収束用
偏向装置１３ｂは、それぞれ逆方向にイオンを旋回させ
るよう構成されており、時間収束用偏向装置１３ａの内
側の軌道に入射したイオンが時間収束用偏向装置１３ｂ
の外側の軌道に、時間収束用偏向装置１３ａの外側の軌
道に入射したイオンが時間収束用偏向装置１３ｂの内側
の軌道に入射し、ビーム幅に起因する飛行距離の相違が
生じないように設定されている。
ｂは、チョッピングアパーチャー１２を通過したパルス
ビームすなわちイオンを、電場（または磁場）によって
偏向し、速度の異なるイオンが、それぞれ異なる軌跡を
描くように旋回させて、これら速度の異なるイオンがタ
ーゲット１４に到達する時間差を短縮するよう構成され
ている。なお、時間収束用偏向装置１３ａと時間収束用
偏向装置１３ｂは、それぞれ逆方向にイオンを旋回させ
るよう構成されており、時間収束用偏向装置１３ａの内
側の軌道に入射したイオンが時間収束用偏向装置１３ｂ
の外側の軌道に、時間収束用偏向装置１３ａの外側の軌
道に入射したイオンが時間収束用偏向装置１３ｂの内側
の軌道に入射し、ビーム幅に起因する飛行距離の相違が
生じないように設定されている。
【００２０】以下、この時間収束用偏向装置１３ａ、１
３ｂの作用について詳細に説明する。なお、電場によっ
て偏向する場合も磁場によって偏向する場合も基本的に
は同様であるので、以下の説明では、図２に示すような
中心軌道（光軸）Ａを持つ自由空間と電場空間の系につ
いて説明する。同図において面Ｐ0 、Ｐ1 、Ｐ2 、Ｐ3
は、光軸Ａに垂直に交わる面であり、面Ｐ0 から面Ｐ1
の間は自由空間、面Ｐ1 から面Ｐ2 の間は電場領域、面
Ｐ2 から面Ｐ3 の間は自由空間である。
３ｂの作用について詳細に説明する。なお、電場によっ
て偏向する場合も磁場によって偏向する場合も基本的に
は同様であるので、以下の説明では、図２に示すような
中心軌道（光軸）Ａを持つ自由空間と電場空間の系につ
いて説明する。同図において面Ｐ0 、Ｐ1 、Ｐ2 、Ｐ3
は、光軸Ａに垂直に交わる面であり、面Ｐ0 から面Ｐ1
の間は自由空間、面Ｐ1 から面Ｐ2 の間は電場領域、面
Ｐ2 から面Ｐ3 の間は自由空間である。
【００２１】ここで、イオンの中で光軸Ａを軌道とする
粒子を基準粒子と称し、その質量をｍ0 、エネルギーを
Ｕ0 （速度をＶ0 ＝（2 Ｕ／ｍ）1/2 ）とする。この基
準粒子が始点Ｓ0 （面Ｐ0 ）から終点Ｓ3 （面Ｐ3 、タ
ーゲット）まで到達するのに要する飛行時間Ｔ0 は、
粒子を基準粒子と称し、その質量をｍ0 、エネルギーを
Ｕ0 （速度をＶ0 ＝（2 Ｕ／ｍ）1/2 ）とする。この基
準粒子が始点Ｓ0 （面Ｐ0 ）から終点Ｓ3 （面Ｐ3 、タ
ーゲット）まで到達するのに要する飛行時間Ｔ0 は、
【００２２】
【数１】
【００２３】のように表すことができる。
【００２４】また、上記基準粒子に対して任意の軌道Ｂ
を通る粒子を任意粒子と称し、質量がｍ0 、エネルギー
がＵ＝Ｕ0 （1 ＋δ）（速度Ｖ＝Ｖ0 （1 ＋
δ）1/2 ）、水平方向の位置の光軸からのずれｘ0 、水
平方向の軌道と光軸との傾きの角α0 、垂直方向の位置
の光軸からのずれｙ0 、垂直方向の軌道と光軸との傾き
の角β0 とする。この任意粒子の始点Ｓ0 （面Ｐ0 ）か
ら終点Ｓ3 （面Ｐ3 、ターゲット）までの飛行時間Ｔ
は、
を通る粒子を任意粒子と称し、質量がｍ0 、エネルギー
がＵ＝Ｕ0 （1 ＋δ）（速度Ｖ＝Ｖ0 （1 ＋
δ）1/2 ）、水平方向の位置の光軸からのずれｘ0 、水
平方向の軌道と光軸との傾きの角α0 、垂直方向の位置
の光軸からのずれｙ0 、垂直方向の軌道と光軸との傾き
の角β0 とする。この任意粒子の始点Ｓ0 （面Ｐ0 ）か
ら終点Ｓ3 （面Ｐ3 、ターゲット）までの飛行時間Ｔ
は、
【００２５】
【数２】
【００２６】のように表すことができる。
【００２７】任意粒子と基準粒子の飛行時間の差ｔは、
【００２８】
【数３】
【００２９】のように表すことができる。このｔを数値
解析的に解くことは難しいため、イオン光学で一般に行
われているように、ｘ0 、α0 、ｙ0 、β0 、δ（ただ
しｘ0 、α0 、ｙ0 、β0 、δ＜＜ 1）のべき級数展開
は、 ｔ＝ｔ0 ＋（ｔ｜ｘ）ｘ0 ＋（ｔ｜α）α0 ＋（ｔ｜δ）δ0 ＋（ｔ｜ｘｘ）ｘ0 2 ＋（ｔ｜ｘα）ｘ0 α0 ＋…… によって与えることが可能であり、二次以降ｘ0 2 、ｘ
0 α0 、……が非常に小さいことから、ｔは、ｔ0 ＋
（ｔ｜ｘ）ｘ0 ＋（ｔ｜α）α0 ＋（ｔ｜δ）δ0と近
似することができる。なお、（ｔ｜ｘ）、（ｔ｜α）、
（ｔ｜δ）……は、変換マトリクスである。
解析的に解くことは難しいため、イオン光学で一般に行
われているように、ｘ0 、α0 、ｙ0 、β0 、δ（ただ
しｘ0 、α0 、ｙ0 、β0 、δ＜＜ 1）のべき級数展開
は、 ｔ＝ｔ0 ＋（ｔ｜ｘ）ｘ0 ＋（ｔ｜α）α0 ＋（ｔ｜δ）δ0 ＋（ｔ｜ｘｘ）ｘ0 2 ＋（ｔ｜ｘα）ｘ0 α0 ＋…… によって与えることが可能であり、二次以降ｘ0 2 、ｘ
0 α0 、……が非常に小さいことから、ｔは、ｔ0 ＋
（ｔ｜ｘ）ｘ0 ＋（ｔ｜α）α0 ＋（ｔ｜δ）δ0と近
似することができる。なお、（ｔ｜ｘ）、（ｔ｜α）、
（ｔ｜δ）……は、変換マトリクスである。
【００３０】ここでは、同時に出発した粒子が同時に目
的地に到達する系を求めていることからｔ0 ＝0 であ
る。この時、恒等的にｔ＝0 であるためには、 （ｔ｜ｘ）＝0 （ｔ｜α）＝0 （ｔ｜δ）＝0 である必要があるが、このような系を求める方法は、既
に確立されており、計算機プログラム（ＴＲＩＯ［大阪
大学］等）にもなっている。図１に示す時間収束用偏向
装置１３ａ、１３ｂについて計算した結果の一例として
は、軌道半径ａe ＝0.659 、角度φe ＝164.4 度、自由
空間の長さＤ1 ＝Ｄ2 ＝0.1555である。
的地に到達する系を求めていることからｔ0 ＝0 であ
る。この時、恒等的にｔ＝0 であるためには、 （ｔ｜ｘ）＝0 （ｔ｜α）＝0 （ｔ｜δ）＝0 である必要があるが、このような系を求める方法は、既
に確立されており、計算機プログラム（ＴＲＩＯ［大阪
大学］等）にもなっている。図１に示す時間収束用偏向
装置１３ａ、１３ｂについて計算した結果の一例として
は、軌道半径ａe ＝0.659 、角度φe ＝164.4 度、自由
空間の長さＤ1 ＝Ｄ2 ＝0.1555である。
【００３１】時間収束用偏向装置１３ａ、１３ｂの各値
は、このような計算結果に基づいて設定されており、イ
オンの飛行距離を、速度の速いイオンが長く、速度の遅
いイオンが短くなるように飛行距離に差を生じさせ、こ
の飛行距離の差によって、これらのイオンがターゲット
１４に到達する際の時間差を短縮する（ほぼ零とする）
ことができる。このため、チョッピング用偏向器１１に
起因するイオンの速度差によって、パルスビームのパル
ス幅が広がることを防止することができ、前述した偏向
電圧Ｖd を大きくしても、従来に較べてパルス幅の短い
パルスビームを生成することができる。
は、このような計算結果に基づいて設定されており、イ
オンの飛行距離を、速度の速いイオンが長く、速度の遅
いイオンが短くなるように飛行距離に差を生じさせ、こ
の飛行距離の差によって、これらのイオンがターゲット
１４に到達する際の時間差を短縮する（ほぼ零とする）
ことができる。このため、チョッピング用偏向器１１に
起因するイオンの速度差によって、パルスビームのパル
ス幅が広がることを防止することができ、前述した偏向
電圧Ｖd を大きくしても、従来に較べてパルス幅の短い
パルスビームを生成することができる。
【００３２】したがって、本実施例によれば、従来に較
べてパルス幅の短いパルスビームをターゲット１４に照
射することができ、従来に較べて分解能の高い分析を行
うことができる。
べてパルス幅の短いパルスビームをターゲット１４に照
射することができ、従来に較べて分解能の高い分析を行
うことができる。
【００３３】なお、上記実施例では、2 台の時間収束用
偏向装置１３ａ、１３ｂを用い、時間収束用偏向装置１
３ａと時間収束用偏向装置１３ｂとで逆方向にイオンを
旋回させ、ビーム幅に起因する飛行距離の相違が生じな
いようにしたが、図３に示すように、時間収束用偏向装
置１３を1 台のみ使用しても、ビーム幅が狭い場合等
は、上記実施例と同様な効果を得ることができる。
偏向装置１３ａ、１３ｂを用い、時間収束用偏向装置１
３ａと時間収束用偏向装置１３ｂとで逆方向にイオンを
旋回させ、ビーム幅に起因する飛行距離の相違が生じな
いようにしたが、図３に示すように、時間収束用偏向装
置１３を1 台のみ使用しても、ビーム幅が狭い場合等
は、上記実施例と同様な効果を得ることができる。
【００３４】すなわち、前述した任意粒子の水平方向の
位置の光軸からのずれｘ0 を非常に小さなスリット等で
制限可能な場合、図３に示す系における変換マトリクス
は例えば、（ｔ｜ｘ）＝-0.86373／Ｖ0 、（ｔ｜α）お
よび（ｔ｜δ）は、ほぼ零となる。ここで、（ｔ｜ｘ）
ｘ0 の値が、必要とするパルス幅より十分小さな場合
は、時間収束用偏向装置１３を1 台として簡略化するこ
ともできる。
位置の光軸からのずれｘ0 を非常に小さなスリット等で
制限可能な場合、図３に示す系における変換マトリクス
は例えば、（ｔ｜ｘ）＝-0.86373／Ｖ0 、（ｔ｜α）お
よび（ｔ｜δ）は、ほぼ零となる。ここで、（ｔ｜ｘ）
ｘ0 の値が、必要とするパルス幅より十分小さな場合
は、時間収束用偏向装置１３を1 台として簡略化するこ
ともできる。
【００３５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のパルスビ
ーム発生装置によれば、従来に較べてパルス幅の短いパ
ルスビームを生成することができる。
ーム発生装置によれば、従来に較べてパルス幅の短いパ
ルスビームを生成することができる。
【図１】本発明の一実施例の構成を示す図。
【図２】実施例における時間収束用偏向装置の作用を説
明するための図。
明するための図。
【図３】他の実施例の構成を示す図。
【図４】従来装置の構成を示す図。
１０ 荷電粒子源 １１ チョッピング用偏向器 １２ チョッピングアパーチャー １３ａ，１３ｂ 時間収束用偏向装置 １４ ターゲット １５ イオンビーム
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01J 27/00 - 27/26 H01J 37/06 - 37/08 H01J 37/147 H01J 49/00 - 49/42
Claims (2)
- 【請求項１】 荷電粒子をビーム状に射出する荷電粒子
源と、 前記荷電粒子源から射出された荷電粒子を制限するため
のチョッピングアパーチャーと、 前記荷電粒子源と前記チョッピングアパーチャーとの間
に配置され、該チョッピングアパーチャーから荷電粒子
がパルス状に導出されるように前記荷電粒子源からの荷
電粒子を走査する如く偏向するチョッピング用偏向器
と、 前記チョッピング用偏向器を通過した後の荷電粒子を、
磁場または電場によって偏向し、速度の異なる荷電粒子
が、それぞれ異なる軌跡を描くように旋回させて、これ
ら速度の異なる荷電粒子がターゲットに到達する時間差
を短縮する時間収束用偏向手段とを具備したことを特徴
とするパルスビーム発生装置。 - 【請求項２】 前記時間収束用偏向手段は、荷電粒子を
所定角度一方向に旋回させる第１の偏向手段と、この第
１の偏向手段と反対方向に同じ角度荷電粒子を旋回させ
る第２の偏向手段とを具備したことを特徴とする請求項
１記載のパルスビーム発生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03187446A JP3133394B2 (ja) | 1991-07-26 | 1991-07-26 | パルスビーム発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03187446A JP3133394B2 (ja) | 1991-07-26 | 1991-07-26 | パルスビーム発生装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0536374A JPH0536374A (ja) | 1993-02-12 |
| JP3133394B2 true JP3133394B2 (ja) | 2001-02-05 |
Family
ID=16206216
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03187446A Expired - Fee Related JP3133394B2 (ja) | 1991-07-26 | 1991-07-26 | パルスビーム発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3133394B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101616380B1 (ko) * | 2014-06-19 | 2016-04-29 | 한국원자력연구원 | 펄스 발생장치 |
-
1991
- 1991-07-26 JP JP03187446A patent/JP3133394B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0536374A (ja) | 1993-02-12 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20001114 |
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