磁気フィルターによる電子輸送制御の機構解明と高周波重水素負イオン源の高効率化

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09480093
• Research Institution: Yamaguchi University
• Principal Investigator: 福政 修 山口大学, 工学部, 教授 (20026321)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 崎山 智司 山口大学, 工学部, 助手 (60162327) ; 内藤 裕志 山口大学, 工学部, 助教授 (10126881)
• Keywords: NBI加熱 / 重水素負イオン源 / 体積生成 / 振動励起分子 / RF負イオン源 / ECR負イオン源 / 同位体効果

Research Abstract

NBI用負イオン源の長寿命化を目指した高周波負イオン源の開発を目標として、磁気フィルターによる電子エネルギー分布制御の機構解明と負イオン生成の高効率化を検討した。本年度の研究により以下の結果を得た。
(1)リング状の磁石を永久磁石により構成し、電子サイクロトロン共鳴(ECR)領域を容器周辺で実現したECR負イオン源を試作した。このイオン源を用いてECR放電プラズマを生成し、プラズマパラメータ(電子密度ne_1、電子温度Te)の圧力依存性、ガス圧依存性を測定し、均一性のよいプラズマ生成が可能であることを示した。
(2)磁気フィルターによるTe制御(フィルター下流側のプラズマのTeを負イオン生成に最適なleV以下に下げる)は、DC放電プラズマに比較してECR放電プラズマの制御が複雑である。即ち、同一磁場強度の磁気フィルターを用いると、ECRプラズマのTeはDCプラズマのTeほど低下しない。これは、磁気フィルター作用の機構と密接に関係しており、今後解明すべき重要な問題であることが明確になった。
(3)負イオン電流引出しを行ったが、ECRプラズマからのH^-電流はDCプラズマからのものに比較して1/4〜1/5程度であった。これはTeの最適化が不十分であることも影響しているが、より重要な事項としてECRプラズマ中では、負イオン生成にとって重要な振動励起分子の生成・負イオン生成域への輸送がDCプラズマと比較して不十分であることが判明した。
(4)RF放電によるプラズマ生成の準備が完了し、次年度よりRF放電プラズマ中の負イオン生成実験が開始できる。

Research Products

• [Publications] 福政 修: "体積生成型負イオン源における負イオン生成の物理現象" アイオニクス. 23・7. 33-39 (1997)
• [Publications] Osamu Fukumasa: "Pulse modulation for plasma parameter control and optimization of volume H^- ion source" Review of Scientific Instruments. 69・2. 938-940 (1998)
• [Publications] Osamu Fukumasa: "Isotope effect and cesuum dependence of negative ion production in volume H^- and D^- ion sources" Review of Scientific Instruments. 69・2. 941-943 (1998)
• [Publications] Osamu Fukumasa: "Electron energy dependence of vacuum ultraviolet emission and H^- production in a low-pressure" Review of Scientific Instruments. 69・2. 995-997 (1998)