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

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10480110
• Research Institution: Natiomal Institute for Fusion Science
• Principal Investigator: 笹尾 眞實子 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) ; 竹入 康彦 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助教授 (60179603) ; 和田 元 同志社大学, 工学部, 教授 (30201263) ; 神藤 勝啓 東北大学, 大学院・理学研究科, 助手 (80322999)
• 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,核反応生成アルファ粒子計測用として有望視されている(ITER=FEATのプローブビームでは0.1-1mA/cm^2で,10×10cm^2,エネルギーが0.8MeV/N程度のビームが必要).こ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.今年度は昨年度までに製作した,アルカリガスセルを必要としない負イオン生成法として準安定状態系列のヘリウム原子ビームを低仕事関数の表面に入射させ負イオンが生成されるかどうかを調べる装置を用いて,いくつかの実験をおこなった.負イオンへの効率の高くするためにセシウム金属蒸気をモリブデンターゲットの表面に塗布して仕事関数を低下させたが,中性粒子ビームエネルギー1keVを超えるエネルギー領域でスパッタリング等で低仕事関数表面の維持が難しく,実用化へはなお視点を変えた開発が必要なことがわかった.あわせて,表面から生成される2次イオンのエネルギー,角度分布関数の測定をおこなった.
この間の研究過程であきらかになって高輝度負イオンビーム生成実験の結果,および負イオンの診断を論文にまとめ、国際会議等で発表した。開発したイオン源は,産業界のニーズも高く,この方式を参照した負イオン源の実用化がすでに始まった.

Research Products

• [Publications] M.Wada, M.Sasao, M.Nishiura, H.Yamaoka, M.Matsumoto, et al.: "Angle resolved energy distributions of He ions produced by back scattering of meta-stable He at low work function metal surface"Review of Scientific Instruments. 73-2. 955-957 (2002)
• [Publications] M.Nishiura^*, M.Sasao, M.Matsumoto, M.Hamabe, et al.: "Influence of filament materials on vacuum ultraviolet emissions in H^-ion source"Review of Scientific Instruments. 73-2. 949-951 (2002)
• [Publications] M.Nishiura^*, M.Sasao, M.Matsumoto, M.Hamabe, et al.: "Cooling effect of hydrogen negative ions in argon gas mixture"Review of Scientific Instruments. 73-2. 973-975 (2002)
• [Publications] M.Sasao, A.V.Krasilnikov, M.Isobe, T.Seki, K.Saito, T.Saida, et al.: "MEASUREMENT OF HIGH ENERGY PROTON TEMPERATURE IN LHD"Accepted for publication in Diagnostics for Exp. Th. Fusion Reactors. Vol 3.. (2002)