大強度ヘリウム中性粒子ビームの開発のための基礎研究

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10480110
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: National Institute for Fusion Science
• Principal Investigator: 笹尾 真実子 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助教授 (00144171)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 磯部 光孝 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助手 (00300731) ; 大塚 道夫 日立製作所, 核融合実験炉建設センター, センター長 ; 和田 元 同志社大学, 工学部, 教授 (30201263)
• Keywords: ヘリウム負イオン / 準安定励起状態原子 / 低仕事関数 / アルファ粒子 / 核融合

Research Abstract

大強度でしかも数百keV以上の高速ヘリウム中性粒子ビームは,DTプラズマ中のアルファ粒子の診断用ビームとして有望視されている.さらに電流密度(相当値)が1〜2桁上がると,D^3He反応の加熱ビームとして利用できる.これらのビームはヘリウム負イオンビームを中性化して生成される.そこで本研究では,ヘリウム負イオン源の開発と,中性化法の基礎研究を行う.
ヘリウム負イオンに関しては,現時点ではアルカリセルを用いた電荷交換法が有望と考えられているが,ビームの輝度やアルカリ金属の漏えいを考慮すると,面上に負イオンを発生させるシステムが期待される.本年度は,準安定励起状態原子を低仕事関数表面に入射させ,ヘリウムの表面生成が可能かどうかを調べる実験装置を製作した.
現在は,水素ビームを水素ガス中で中性化し,これをモリブデン表面に入射させることにより,水素負イオン生成をおこない,装置の性能を調べる実験を開始した.その結果高速の水素原子・分子ビームのモリブデンターゲットへの入射は,ターゲット表面から生成する二次電子の信号として確認できた.また,モリブデン表面で生成されたと考えらる信号をウイーンフィルターにより検出できた.
水素負イオンと考えられる信号は入射角と反射角の依存性,エネルギー依存性およびエネルギー分布などを過去のテーターと非核することにより,水素原子・がモリブデン表面で水素負イオンに転換されたと考えられる特性を示した.
今後,アルカリ金属を用いて,ヘリウム負イオンの表面生成量の測定実験を開始する.