RIKEN/RIBF施設共用促進事業

利用可能な 重イオンビーム

仁科センターの加速器構成、LET, Range 範囲 等については、
加速器施設の説明 をご参照ください。

空気中照射用に供給実績のあるビーム
核種 真空中
エネルギー
[MeV/u]
空気中
最大エネルギー
[MeV/u]
実験施設構成
(加速器の組合せ)
Si材中
最大飛程
[μm]
LET範囲
[MeV/
(mg/cm2)]
40Ar 95 〜83 AVF+RRC 〜3,700  2.2〜18.7
84Kr 70 〜53 AVF+RRC 〜1,060 11.4〜41.0
136Xe 39 (*1) 〜19 RILAC1+RRC 〜 200 45〜69.4
136Xe 10.75 (*2) 〜 5.3 RILAC2+RRC 〜 50 69近傍のみ
12C 135(*3) 〜132 AVF+RRC 〜23,100  0.2〜5.1
20Ne 135(*3) 〜129 AVF+RRC 〜13,370  0.5〜9.0
56Fe 90(*3) 〜 72 AVF+RRC 〜 2,100  4.9〜29.4

E5Aコースで、空気中照射用に使えるビームは上表の通りです。
・エネルギーの単位[MeV/u] は、核子当たりのエネルギーです。
実験施設構成によって、 利用料金 が異なります。
・最大飛程[μm]は、照射試料(材質 Siを仮定)の表面からイオンが到達する
 最大深さです。詳しくは下図をご覧ください。
・(*1) 136Xe 39MeV/u は、只今供給できません。供給再開の見通し無し。
・(*2) 136Xe 11MeV/u は、供給可能ですが、空気中のエネルギーが低いので
   照射に注意が必要です。詳しくは当チームへご相談ください。
・(*3) 生物照射用のビームですが、半導体照射にも利用可能です。

E5A-Beam1

【上グラフの説明】例えば Ar ビーム (緑線) の場合
・加速器から供給される真空中エネルギー(□印)は 95 MeV/u です。
・それを空気中に取り出すと、(■印) 約 83 MeV/u となります。
 ・この時、グラフ縦軸 Si材料中の飛程(Range)から、 約 3000μm (3mm) の
  深さまで Ar ビームが到達可能な事が分かります。
  これが 理研の Ar ビームで試験可能な 最大深さです。
 ・この時、グラフ横軸 Si表面での LET値 は、約 2 [MeV/(mg/cm2)]
  に相当します。これが 理研の Ar ビームで試験可能な 最小LET値です。
・そして、後述のエネルギー減衰板を用いて、Ar ビームのエネルギーを
 83 MeV/u より低い方向に調整する事で、最小LET〜Arの最大LET=18 までの
 試験を行う事が可能です。

実際の照射サンプルでは、Si材の表面がモールド材等で覆われている場合や、 Si材の表面から深い位置に 感応層 がある場合があります。 その場合、ビームがこれらの物質を余計に通過する分だけ更にエネルギーが低下するので、 試験可能な 最小LET値 は、上記例より大きな値からしか試験できません。
しかしながら、Arビームの最大LET値は、ビーム核種 vs 照射物質 の組合せで決まる 固有の値 (例: Ar vs Si なら、必ず maxLET = 18) ですので、エネルギー減衰板の厚さ調整で maxLET までの試験が可能です。但し、その感応層深さまで Arビームが到達可能 (Rangeが十分ある) 場合に限ります。この様な詳しい検討には、後述の SRIMfit計算 が必要になります。


【上グラフの作り方】
● 上側:宇宙線 Flux分布 は、 CREME96 コードで計算。 詳しくは
 素人用 CREME96 HowToメモ  Excelシート1  シート2 を参照下さい。
● 下側:重イオンビームの E, LET, Range プロット  Excelシート  の詳細は、
 SRIMfit E5例題集の紹介 を参照。


「空気中照射」ビームコース E5A

E5A-BeamLine

 E5Aビームコースには、試料上でほぼ一様な線量分布を得るために、 水平・垂直方向にビームを偏向する2基の交流電磁石(Wobbler電磁石)と 多重散乱でビームスポットを広げるための 散乱膜(Au箔等) があります。 その下流 約4m に、試料照射位置があります。


E5A-BeamLine

 ビームは、真空切り窓(Kapton膜)から空気中に取り出されます。 その後、ビームフラックス検出器(Plasticシンチレータ等)や、 ビームエネルギー減衰板セット(Al板)を通過後に、回転ステージ上に設置した試料へ照射されます。 また照射試料と同じ位置に、エネルギー検出器(Si半導体等)を設置し、ビームのエネルギーを実測します。 これらの検出器やステージは、ビーム軸方向にスライド可能です。


E5A-BeamLine

 ビームコース架台には、棚が3段あり、ここに利用者の計測機器を設置してください。 照射物の設置位置の確認用に レーザー墨出し器 が数台設置されています。 照射中は照射室は入室禁止です。利用者のオンライン測定用計測機器は イーサネット(Closed LAN) または 同軸信号線(BNC) 経由で遠隔制御してください。


E5A-BeamLine

 利用者用の 照射用架台は3セットあり ビームライン常設架台から分離可能です。 数社が連続して照射する場合でも、各社ごとに架台を占有できます。


照射試料 の 取付け

E5A-Setup1

照射試料(デバイス照射ボード)は、回転ステージから簡単に取り外せます。 回転ステージから取り外した 十字架型の治具 に 照射ボードを固定 するには、 絶縁ブッシュネジを利用してください。固定位置は自由に調整可能です。
照射ボードの最大サイズは、約 □30cm x 30 cm です。 ビーム軸上に照射デバイスの中心が位置するように固定してください。 また、ボードを回転させる場合は、信号ケーブルの取り回し、及び回転したボードの干渉 にも注意してください。


更新記録: 環境整備 報告

・20.11月 照射試料を取付ける 十字架型支柱 を Xスライダー上 に載せられるようにしました。図面 pg.7参照。
・20.10月 照射中の利用者PC操作 (動画) を掲載しました。
・20.09月  温調器+ヒートガン を常設備品としました。
・20.08月 E5階段 荷揚げカゴ の改良版を作りました。
・20.03月 利用者架台:オプション ヒサシ の取付可能にしました。
・20.02月  Xスライド2式, Zスライド1式 を常設備品としました。
・20.01月  ビームコリメータ を付けました。
・19.02月 E5Aコース大改造完了。 E5昔の写真 アーカイブスを参照下さい。