永久磁石を用いた 残留ガスモニターの製作 環境計測 西村荒雄 残留ガスモニターとは 残留ガスの組成と分圧を分析。 必要性 ー真空槽内の物理現象の理解 ーその結果に応じた対処 ⇒ベーキングの必要性 ⇒リークの可能性 ー実験への影響の見積もり ⇒イオンビームの減少の見積もり 残留ガスモニターの種類 四重極型 + 飛行時間型 + 磁場偏向型 + 本研究では これを用いた 残留ガスモニターの種類 磁場偏向型 イオンを磁場中 へ入射 ローレンツ力によ り飛行経路を変 える •原理と構造が単純 •ヘリウムリークディテクター にも利用 + ヘリウムリークディテクターとは 真空槽に流入する ヘリウム（以下、 He）の量を見て漏 れ調べ。 古いHeリークディテ クターを改造して残留 ガスモニターを製作。 真空槽 Heリークディテクター 60°永久磁石 で質量分析 Heリークディテクターの原理 60° 永 久 磁 石 フィラメント 引 き出 し 板 電極 e- フィラメントで 熱電子を発 イオン化室 生させ加速 加速電源(固定) スリ ット Heをイオン 化して加速 イオンを電極 で受け止めて 電流計で計測 残留ガスモニターへ転用 するに当たっての問題点 HeリークディテクターはHeに特化 加速電圧と 磁場が共に固定 He+のピークの周辺 に他のピーク無し 分解能より感度を優先 改良点 60°永久磁石 フィ ラメ ント 引 き出 し板 φ2スリット イオ ン 化 室 加速電源 (可 変 ) 1 mmスリット セラトロン •二次電子を加速して増倍。 •入射イオンを1個ずつ測定可能。 性能評価実験 1. 問題点 計算ではHe+の ピークは60 V。 測定では227 V。 2. 星印(☆)のよう なピークが出現。 3. 質量分解能 m/Δm≠const フィラメント電流 2.7 A 問題点 1 ピークの位置 フリンジング磁場の影響 SIMION7.0でのシ ミレーション。 60°永久磁石 イオン源 φ2スリット フリンジング磁場 加速電圧60 V 1 mmスリット 長時間ローレンツ力 を受ける 高い加速が必要 加速電圧227 V 問題点 2 星印（☆）のピーク He以外でも現れる + 加速電圧が 高い側に出現 小 加速電圧 大 小 加速電圧 大 60°永久磁石 フィ ラメ ント エネルギーの低い He+が磁石に入射 電極 e- より大きな 加速が必要 引 き出 し板 スリ ット φ2スリット イオン 化室 セラトロン 1 mmスリット 加速電圧 （可変） φ2スリットでエネル ギーを失った散乱 問題点3 No.1 m/Δm 半値幅をΔm。 m/Δm ≧m：分解可能。 それぞれのm/Δm He+:17.5,H2O+:8.9,N2+:5.2, CO2+:5.8。 H2O+以上の質量のイオンは 分離不可能。 mに比例してm/Δmが減少す る傾向。 Δm 問題点3 No.2 m/Δm 平行ビーム m/Δm、一定 平行ビーム ビームの発散が原因 発散有り m/Δm、一定でない 発散ビーム 質量分解能向上 φ2スリット狭める Δmと発散項が共に減少 H2O+以上の質量の イオン分離見込める
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