JPH05251199A - 原子ビーム発生装置 - Google Patents
原子ビーム発生装置Info
- Publication number
- JPH05251199A JPH05251199A JP4701692A JP4701692A JPH05251199A JP H05251199 A JPH05251199 A JP H05251199A JP 4701692 A JP4701692 A JP 4701692A JP 4701692 A JP4701692 A JP 4701692A JP H05251199 A JPH05251199 A JP H05251199A
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- Japan
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- electron beam
- heating
- atomic beam
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 原子ビーム１０の発生の際にイオンが蒸発部
８の近傍でできるだけ生成しないような、磁場偏向型電
子ビーム加熱蒸発を用いた原子ビーム発生装置を提供す
る。 【構成】 磁場偏向型電子ビーム加熱蒸発を用いた原子
ビーム発生装置において、加熱用電子ビーム３の入射角
度が蒸発面８の法線方向に対して１５°以上傾斜してい
ることを特徴とするもの。 【効果】 原子ビーム１０中に存在する電離したイオン
を容易に除去でき、原子法レーザー同位体分離の効率を
向上せしめ得る。
８の近傍でできるだけ生成しないような、磁場偏向型電
子ビーム加熱蒸発を用いた原子ビーム発生装置を提供す
る。 【構成】 磁場偏向型電子ビーム加熱蒸発を用いた原子
ビーム発生装置において、加熱用電子ビーム３の入射角
度が蒸発面８の法線方向に対して１５°以上傾斜してい
ることを特徴とするもの。 【効果】 原子ビーム１０中に存在する電離したイオン
を容易に除去でき、原子法レーザー同位体分離の効率を
向上せしめ得る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高密度原子ビームを得
るための、磁場偏向型電子ビーム加熱の原子ビーム発生
装置に関するものであり、更に詳しくは、磁場偏向型電
子ビーム加熱蒸発により高融点金属の高密度原子ビーム
を得るための原子ビーム発生装置に関するものである。
本発明によって得られた高密度原子ビームは、原子法レ
ーザー同位体分離等に有用である。
るための、磁場偏向型電子ビーム加熱の原子ビーム発生
装置に関するものであり、更に詳しくは、磁場偏向型電
子ビーム加熱蒸発により高融点金属の高密度原子ビーム
を得るための原子ビーム発生装置に関するものである。
本発明によって得られた高密度原子ビームは、原子法レ
ーザー同位体分離等に有用である。
【０００２】
【従来の技術】従来の磁場偏向型原子ビーム加熱原子ビ
ーム発生装置を図２に示す。フィラメント１から出る電
子は加速電極２で加速され、加熱用電子ビーム３にな
る。加熱用電子ビーム３は、偏向磁場４によって偏向さ
れ、水冷るつぼ５の中にある金属試料７の蒸発面８に対
して法線方向から入射し、蒸発面８を加熱して金属試料
７を蒸発させる。蒸発した金属原子は原子ビーム１０と
なる。なお、金属試料７は、加熱用電子ビーム３による
加熱で液体金属となり、蒸発面８は液体金属の表面とな
っている。
ーム発生装置を図２に示す。フィラメント１から出る電
子は加速電極２で加速され、加熱用電子ビーム３にな
る。加熱用電子ビーム３は、偏向磁場４によって偏向さ
れ、水冷るつぼ５の中にある金属試料７の蒸発面８に対
して法線方向から入射し、蒸発面８を加熱して金属試料
７を蒸発させる。蒸発した金属原子は原子ビーム１０と
なる。なお、金属試料７は、加熱用電子ビーム３による
加熱で液体金属となり、蒸発面８は液体金属の表面とな
っている。
【０００３】電子ビームによる加熱蒸発で生成せしめた
高密度の原子ビーム１０を、例えば原子法レーザー同位
体分離に用いる場合に、原子ビーム１０の中にイオンが
多量に含まれていると不都合な場合がある。つまり、原
子法レーザー同位体分離法とは、原子ビーム１０の中の
目的同位体原子のみをレーザー光でイオン化し、これを
電極に回収する方法であるので、蒸発部８でイオンが生
成すると、該イオンも目的とするイオン化した同位体原
子とともに回収されてしまう。したがって現在では、か
かるイオンがレーザー光の照射部に入ることを防止する
ために、レーザー光の照射部下部にイオン除去電極を設
け、これに正又は負の電位を印加して、蒸発部８で生成
したイオンを除去している。しかしながら、原子ビーム
１０の中に多量のイオンが含まれている場合には、かか
るイオンを除去するために、レーザー光の照射部下部の
除去電極に数ｋＶという高電圧を印加することが必要な
ので、その結果装置費や運転維持費等が高価なものとな
ってしまう。
高密度の原子ビーム１０を、例えば原子法レーザー同位
体分離に用いる場合に、原子ビーム１０の中にイオンが
多量に含まれていると不都合な場合がある。つまり、原
子法レーザー同位体分離法とは、原子ビーム１０の中の
目的同位体原子のみをレーザー光でイオン化し、これを
電極に回収する方法であるので、蒸発部８でイオンが生
成すると、該イオンも目的とするイオン化した同位体原
子とともに回収されてしまう。したがって現在では、か
かるイオンがレーザー光の照射部に入ることを防止する
ために、レーザー光の照射部下部にイオン除去電極を設
け、これに正又は負の電位を印加して、蒸発部８で生成
したイオンを除去している。しかしながら、原子ビーム
１０の中に多量のイオンが含まれている場合には、かか
るイオンを除去するために、レーザー光の照射部下部の
除去電極に数ｋＶという高電圧を印加することが必要な
ので、その結果装置費や運転維持費等が高価なものとな
ってしまう。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記問題点に鑑み、本
発明は原子ビーム１０の発生の際にイオンが蒸発部８の
近傍でできるだけ生成しないような、磁場偏向型電子ビ
ーム加熱蒸発を用いた原子ビーム発生装置を提供するこ
とを目的とする。
発明は原子ビーム１０の発生の際にイオンが蒸発部８の
近傍でできるだけ生成しないような、磁場偏向型電子ビ
ーム加熱蒸発を用いた原子ビーム発生装置を提供するこ
とを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決すべく、
本発明の発明者は、図２に示した従来型の磁場偏向型電
子ビーム加熱で生成した原子ビームの特性について種々
の方面から鋭意研究を重ね、その結果、原子ビーム１０
の中に多量のイオンが含まれていること、並びに、その
イオンは蒸発面８近傍で加熱用電子ビーム３及びその反
射電子ビーム９によって原子ビーム１０内の原子が電離
されて生成することを明らかにした。これに関しては、
第３２回真空に関する連合講演会１Ｂｐ-２予稿集第１
９７頁を参照のこと。
本発明の発明者は、図２に示した従来型の磁場偏向型電
子ビーム加熱で生成した原子ビームの特性について種々
の方面から鋭意研究を重ね、その結果、原子ビーム１０
の中に多量のイオンが含まれていること、並びに、その
イオンは蒸発面８近傍で加熱用電子ビーム３及びその反
射電子ビーム９によって原子ビーム１０内の原子が電離
されて生成することを明らかにした。これに関しては、
第３２回真空に関する連合講演会１Ｂｐ-２予稿集第１
９７頁を参照のこと。
【０００６】本発明は、かかる知見に基づいてなされた
ものである。つまり、本発明は、磁場偏向型電子ビーム
加熱蒸発を用いた原子ビーム発生装置において、加熱用
電子ビーム３の入射角度が蒸発面８の法線方向に対して
１５°以上傾斜していることを特徴とするものである。
ものである。つまり、本発明は、磁場偏向型電子ビーム
加熱蒸発を用いた原子ビーム発生装置において、加熱用
電子ビーム３の入射角度が蒸発面８の法線方向に対して
１５°以上傾斜していることを特徴とするものである。
【０００７】原子ビーム１０中の原子が電子によってイ
オン化される割合は、原子ビーム１０加熱用電子ビーム
３及び反射電子ビーム９の中を通過する距離に比例す
る。上述の通り、従来の原子ビーム発生装置では蒸発面
８の法線方向から電子ビームが入射する。例えば図３に
は、蒸発面８近傍で加熱用電子ビーム３及び反射電子ビ
ーム９の中を原子ビーム１０が通過する様子を示す。な
お図３は、加熱用電子ビーム３の幅が０.５ｃｍ、磁場
による偏向半径が１０ｃｍの場合についての状態を表す
ものである。原子ビーム１０のうち、蒸発面８の中心に
対して法線方向に走る原子ビーム１１は、蒸発面８から
２.２ｃｍの距離の間で加熱用電子ビーム３及び反射電
子ビーム９によって電離されイオン化することが分かっ
た。つまり、図３において１２で示す領域では加熱用電
子ビーム３と原子ビーム１０とが相互作用して原子がイ
オン化される。一方、同図において１３で示す領域で
は、反射電子ビーム９と原子ビーム１０とが相互作用し
て原子がイオン化されるのである。
オン化される割合は、原子ビーム１０加熱用電子ビーム
３及び反射電子ビーム９の中を通過する距離に比例す
る。上述の通り、従来の原子ビーム発生装置では蒸発面
８の法線方向から電子ビームが入射する。例えば図３に
は、蒸発面８近傍で加熱用電子ビーム３及び反射電子ビ
ーム９の中を原子ビーム１０が通過する様子を示す。な
お図３は、加熱用電子ビーム３の幅が０.５ｃｍ、磁場
による偏向半径が１０ｃｍの場合についての状態を表す
ものである。原子ビーム１０のうち、蒸発面８の中心に
対して法線方向に走る原子ビーム１１は、蒸発面８から
２.２ｃｍの距離の間で加熱用電子ビーム３及び反射電
子ビーム９によって電離されイオン化することが分かっ
た。つまり、図３において１２で示す領域では加熱用電
子ビーム３と原子ビーム１０とが相互作用して原子がイ
オン化される。一方、同図において１３で示す領域で
は、反射電子ビーム９と原子ビーム１０とが相互作用し
て原子がイオン化されるのである。
【０００８】そこで、本発明においては図１に示すよう
に、加熱用電子ビーム３を蒸発面８に対して斜め上方か
ら入射させることで、原子のイオン化を防止することを
特徴とする。本発明においては、加熱用電子ビーム３の
入射角度は、蒸発面の法線方向に対して１５°以上であ
り、好ましくは１５°以上４５°以下であり、特に好ま
しくは３０°である。
に、加熱用電子ビーム３を蒸発面８に対して斜め上方か
ら入射させることで、原子のイオン化を防止することを
特徴とする。本発明においては、加熱用電子ビーム３の
入射角度は、蒸発面の法線方向に対して１５°以上であ
り、好ましくは１５°以上４５°以下であり、特に好ま
しくは３０°である。
【０００９】
【作用】加熱用電子ビーム３を蒸発面８に対して斜め上
方から入射させることで、原子ビーム１０が加熱用電子
ビーム３及び反射電子ビーム９の中を通過する距離が短
くなり、原子ビーム１０中のイオン化される原子の割合
が低下する。つまり、図１において１２及び１３で示さ
れる電子・原子相互作用領域が、図３における対応領域
と比較して減少するのである。加熱用電子ビーム３の入
射角度は、偏向磁場４又はフィラメント１の位置を調整
することによって制御し得る。
方から入射させることで、原子ビーム１０が加熱用電子
ビーム３及び反射電子ビーム９の中を通過する距離が短
くなり、原子ビーム１０中のイオン化される原子の割合
が低下する。つまり、図１において１２及び１３で示さ
れる電子・原子相互作用領域が、図３における対応領域
と比較して減少するのである。加熱用電子ビーム３の入
射角度は、偏向磁場４又はフィラメント１の位置を調整
することによって制御し得る。
【００１０】図１は、図３と同条件の下で加熱用電子ビ
ーム３の入射方向を蒸発面８の法線方向に対して２０°
傾けた場合の状態を示すものである。蒸発面８の中心か
ら蒸発面８の法線方向に走る原子ビーム１１は、蒸発面
８から僅か０.７ｃｍの距離の間のみでしか加熱用電子
ビーム及び反射電子ビーム９により電離されない。
ーム３の入射方向を蒸発面８の法線方向に対して２０°
傾けた場合の状態を示すものである。蒸発面８の中心か
ら蒸発面８の法線方向に走る原子ビーム１１は、蒸発面
８から僅か０.７ｃｍの距離の間のみでしか加熱用電子
ビーム及び反射電子ビーム９により電離されない。
【００１１】上述のように、従来の原子ビーム発生装置
では原子ビーム１１が加熱用電子ビーム３及び反射電子
ビーム９の中を通過する、いわゆる原子・電子相互作用
距離は２.２ｃｍである。従って、本発明の原子ビーム
発生装置を従来の原子ビーム発生装置と比較すると、本
発明における原子・電子相互作用距離は従来装置の３１
％まで減少している。即ち、原子ビーム１０中の電離さ
れたイオンの割合も３１％にまで減少する。
では原子ビーム１１が加熱用電子ビーム３及び反射電子
ビーム９の中を通過する、いわゆる原子・電子相互作用
距離は２.２ｃｍである。従って、本発明の原子ビーム
発生装置を従来の原子ビーム発生装置と比較すると、本
発明における原子・電子相互作用距離は従来装置の３１
％まで減少している。即ち、原子ビーム１０中の電離さ
れたイオンの割合も３１％にまで減少する。
【００１２】加熱用電子ビーム３の入射角度が蒸発面８
の法線方向から１５°傾斜している場合には、原子・電
子相互作用距離は０.９ｃｍとなり、従来装置の４２％
にまで減少し、原子ビーム１０中に存在する電離したイ
オンの割合も４２％にまで減少する。一方、加熱用電子
ビーム３の入射角度が蒸発面８の法線方向から３０°傾
斜している場合には、原子・電子相互作用距離は０.４
ｃｍとなり、従来装置の２０％にまで減少し、原子ビー
ム１０中に存在する電離したイオンの割合も２０％にま
で減少する。
の法線方向から１５°傾斜している場合には、原子・電
子相互作用距離は０.９ｃｍとなり、従来装置の４２％
にまで減少し、原子ビーム１０中に存在する電離したイ
オンの割合も４２％にまで減少する。一方、加熱用電子
ビーム３の入射角度が蒸発面８の法線方向から３０°傾
斜している場合には、原子・電子相互作用距離は０.４
ｃｍとなり、従来装置の２０％にまで減少し、原子ビー
ム１０中に存在する電離したイオンの割合も２０％にま
で減少する。
【００１３】加熱用電子ビーム３の入射角度を傾けてい
った場合であっても、原子ビームは実質的に蒸発面の法
線方向に発生するので、従来の原子ビーム発生装置と同
様の取り扱いをすることができる。また、発生する原子
ビームの量は従来の原子ビーム発生装置とほぼ同様であ
るので、原子ビームの発生効率に実質的に変化はない。
った場合であっても、原子ビームは実質的に蒸発面の法
線方向に発生するので、従来の原子ビーム発生装置と同
様の取り扱いをすることができる。また、発生する原子
ビームの量は従来の原子ビーム発生装置とほぼ同様であ
るので、原子ビームの発生効率に実質的に変化はない。
【００１４】
【発明の効果】以上のように、本発明の原子ビーム発生
装置では、原子ビーム１０中に存在する電離したイオン
の割合を従来装置の数分の一にまで減少せしめることが
できる。従って、原子ビーム１０中に存在する電離した
イオンを容易に除去でき、原子法レーザー同位体分離の
効率を向上せしめることができる。
装置では、原子ビーム１０中に存在する電離したイオン
の割合を従来装置の数分の一にまで減少せしめることが
できる。従って、原子ビーム１０中に存在する電離した
イオンを容易に除去でき、原子法レーザー同位体分離の
効率を向上せしめることができる。
【図１】本発明の原子ビーム発生装置の蒸発面８近傍
で、加熱電子ビーム３及び反射電子ビーム９の中を原子
ビーム１０が通過する様子を示す図である。
で、加熱電子ビーム３及び反射電子ビーム９の中を原子
ビーム１０が通過する様子を示す図である。
【図２】従来の原子ビーム発生装置を表す図である。
【図３】従来の原子ビーム発生装置の蒸発面８近傍で、
加熱電子ビーム３及び反射電子ビーム９の中を原子ビー
ム１０が通過する様子を示す図である。
加熱電子ビーム３及び反射電子ビーム９の中を原子ビー
ム１０が通過する様子を示す図である。
１ フィラメント ２ 加速電極 ３ 加熱電子ビーム ４ 偏向磁場 ５ 水冷るつぼ ６ 水冷管 ７ 金属試料 ８ 蒸発面 ９ 反射電子ビーム １０ 原子ビーム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大場 弘則 茨城県那珂郡東海村白方字白根２番地の４ 日本原子力研究所東海研究所内
Claims (2)
- 【請求項１】 磁場偏向型電子ビーム加熱蒸発を用いた
原子ビーム発生装置において、加熱用電子ビーム（３）
の入射角度が蒸発面（８）の法線方向に対して１５°以
上傾斜していることを特徴とする、前記原子ビーム発生
装置。 - 【請求項２】 加熱用電子ビーム（３）の入射角度が蒸
発面（８）の法線方向に対して１５°以上４５°以下で
ある、請求項１に記載の原子ビーム発生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4701692A JPH05251199A (ja) | 1992-03-04 | 1992-03-04 | 原子ビーム発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4701692A JPH05251199A (ja) | 1992-03-04 | 1992-03-04 | 原子ビーム発生装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05251199A true JPH05251199A (ja) | 1993-09-28 |
Family
ID=12763380
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4701692A Pending JPH05251199A (ja) | 1992-03-04 | 1992-03-04 | 原子ビーム発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05251199A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6680473B2 (en) | 2000-12-27 | 2004-01-20 | Communications Research Laboratory | Atomic beam control apparatus and method |
-
1992
- 1992-03-04 JP JP4701692A patent/JPH05251199A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6680473B2 (en) | 2000-12-27 | 2004-01-20 | Communications Research Laboratory | Atomic beam control apparatus and method |
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