以前に開発した真空エレクトロスプレー液滴イオン(VEDI)ビーム銃はビームを短パルス化できないという弱点があるため、飛行時間型二次イオン質量分析計(TOF-SIMS)で応用していくことが極めて困難である。そこで本研究では、イオンビームのソース部を極短パルス化するという全く新しい発想のもと、パルスソース型VEDIビーム銃を開発し、それをTOF-SIMSの一次イオンビームとして利用するための研究開発を開始した。
2021年度の研究開発においては、まずどれほど短時間までエレクトロスプレーの発生を制御することができるかを大気圧下での実験によって明らかにした。最短75 nsで9 kVのパルス高電圧まで出力できるプッシュプル型高速高電圧トランジスタスイッチを用いて電気回路を構築し、それによりどれほど短時間までエレクトロスプレーの発生を制御できるか実験するとともに、そのような極限状況でのエレクトロスプレー発生メカニズムについて研究した。この実験では、先端内径が1から4ミクロンのシリカ製キャピラリーに電極として本体直径が120ミクロンのSUS針を挿入し、そのSUS針にパルス高電圧を印加してエレクトロスプレーが発生するかどうかを質量分析計によって確認した。これまでは最短で200 nsまでしかエレクトロスプレーの発生を確認できていなかったが、今回の実験で100 ns以下の短時間でもエレクトロスプレーが発生することを確認した。