電子ビームイオントラップ

電子ビームイオントラップ( EBIT ) は、高電荷イオンを生成して閉じ込める電磁ボトルです。EBIT は、強力な磁場で集束された電子ビームを使用し、連続的な電子衝突によって原子を高電荷状態にイオン化します。

これはLLNLとLBNLのM. LevineとR. Marrsによって発明されました。^[1]

原子が電子ビームを遮断する領域で生成された正イオンは、電子ビームの負電荷によって生じる強い引力によって、その動きがしっかりと制限されます。そのため、正イオンは電子ビームの周りを周回し、頻繁に電子ビームを横切って、さらに衝突とイオン化を引き起こします。電子ビーム軸方向のイオンの動きを制限するために、中心電極に対して正の電圧を流すトラッピング電極が使用されます。

結果として得られるイオントラップは、イオンを数秒から数分間保持することができ、裸のウラン（U ⁹²⁺）までの最高の電荷状態に到達するための条件をこのようにして達成することができる。^[2]

イオンを放射状に閉じ込めるために必要な強い電荷には、数十から数百ミリアンペアの大きな電子ビーム電流が必要です。同時に、イオンの高電荷状態を実現するために、電子を加速するための 高電圧（最大 200キロボルト）が使用されます。

中性原子との衝突によってイオンが電子を捕獲することによる電荷減少を避けるため、装置内の真空は通常UHVレベルに維持され、典型的な圧力値はわずか 10 ⁻¹² torr (~10 ⁻¹⁰ パスカル) です。

EBIT は、特に相対論的原子構造理論や量子電磁力学(QED) の文脈において、光子分光法などによって高電荷イオンの基本特性を調査するために使用されます。EBIT は、高温の天体プラズマや磁気閉じ込め核融合プラズマの状態を微視的体積で準備および再現するのに適しているため、非常に適切な研究ツールです。その他の分野には、表面との相互作用の研究やマイクロリソグラフィーへの応用が含まれます。

• Marrs, Roscoe E.; Beiersdorfer, Peter; Schneider, Dieter (1994). 「電子ビームイオントラップ」. Physics Today . 47 (10). AIP Publishing: 27– 34. Bibcode :1994PhT....47j..27M. doi :10.1063/1.881419. ISSN  0031-9228.
• Marrs, RE; Levine, MA; Knapp, DA; Henderson, JR (1988 年 4 月 25 日)。「非常に高電荷のイオンに対する電子衝撃励​​起断面積の測定」。Physical Review Letters。60  ( 17 ) 。アメリカ物理学会 (APS): 1715– 1718。Bibcode :1988PhRvL..60.1715M。doi :10.1103/physrevlett.60.1715。ISSN 0031-9007。PMID 10038121  。– 初のEBIT原子分光測定
• Morgan, CA; Serpa, FG; Takács, E.; Meyer, ES; Gillaspy, JD; Sugar, J.; Roberts, JR; Brown, CM; Feldman, U. (1995 年 3 月 6 日)。「高電荷キセノンおよびバリウムにおける可視および紫外線磁気双極子遷移の観測」。Physical Review Letters。74 ( 10 )。アメリカ物理学会 (APS): 1716– 1719。Bibcode :1995PhRvL..74.1716M。doi  : 10.1103 /physrevlett.74.1716。hdl : 1969.1 / 182526。ISSN 0031-9007。PMID 10057739  。
• Cheng, Hai-Ping ; Gillaspy, JD (1997 年 1 月 15 日). 「クーロン爆発によるシリコン表面のナノスケール改質」. Physical Review B. 55 ( 4). American Physical Society (APS): 2628– 2636. Bibcode :1997PhRvB..55.2628C. doi :10.1103/physrevb.55.2628. ISSN  0163-1829. S2CID  38152493.
• Gillaspy, JD; Parks, DC; Ratliff , LP (1998)。「高電荷イオンによるマスクイオンビームリソグラフィー」。Journal of Vacuum Science & Technology B : Microelectronics and Nanometer Structures。16 ( 6)。American Vacuum Society: 3294。Bibcode :1998JVSTB..16.3294G。doi :10.1116/1.590367。ISSN 0734-211X  。
• カレル、フレデリック・ジョン。浅田純司；いしい こういち箕面、有道。本橋健二；他。 (1996 年 10 月 15 日)。 「新しい多用途電子ビームイオントラップ」。日本物理学会誌。65 (10)。日本物理学会: 3186–3192。書誌コード:1996JPSJ...65.3186C。土井：10.1143/jpsj.65.3186。ISSN  0031-9015。
• Beyer, Heinrich F.; Kluge, H.-Jürgen; Shevelko, Viatcheslav P. (1997).高電荷イオンのX線放射. 原子+プラズマに関する春季シリーズ. 第19巻. ベルリン、ハイデルベルク: Springer Berlin Heidelberg. doi :10.1007/978-3-662-03495-8. ISBN 978-3-642-08323-5。

• 「EBIT」。米国国立標準技術研究所。2010 年 12 月 7 日。2012年11 月 26 日に閲覧。
• 「電子ビームイオントラップ（EBIT）」。ローレンス・リバモア国立研究所。2009年4月14日。 2012年11月26日閲覧。
• 「世界のその他の EBIT」。米国国立標準技術研究所。2011 年 12 月 14 日。2012 年11 月 26 日に閲覧。