高周波重水素プラズマ中での真空紫外分光法を用いた分子素過程の解明と負イオン生成

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14208049
• Research Institution: Yamaguchi University
• Principal Investigator: 福政 修 山口大学, 工学部, 教授 (20026321)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 竹入 康彦 核融合科学研究所, プラズマ加熱研究系, 助教授 (60179603) ; 崎山 智司 山口大学, 工学部, 助教授 (60162327) ; 内藤 裕志 山口大学, 工学部, 助教授 (10126881)
• Keywords: NBI用負イオン源 / 体積生成 / 表面生成 / VUV放射スペクトル / H^- / D^-生成の同位体効果 / RF放電プラズマ / レーザ光脱離法 / 磁気フィルター

Research Abstract

本年度の研究実績を、準備状況も含めて、以下にまとめる。
1.レーザ光照射によるイオン源内の負イオン密度計測(レーザ光脱離法)が可能となる、直方体のタンデム型負イオン源容器を作製した。
2.直流放電による水素プラズマ中のH^-密度をレーザ光脱離法により測定し、磁気フィルターの磁場強度の変化によるプラズマパラメータ(特にneとTe)の空間分布制御とそれに対応したH^-密度の空間分布を測定した。Te制御が負イオン生成に大きく影響することを確認した。
3.既存の放電容器を用いて、RFプラズマの生成と制御について検討した。特に、磁気フィルター法とグリッド負バイアス法によるTe制御については、グリッド法がTeをより低下させ得ることがわかった。
4.ダブルプラズマ型イオン源を用いて、水素・重水素放電プラズマ中のH^-/D^-生成の同位体効果について真空紫外(VUV)分光測定と負イオン電流測定により比較検討した。放電条件によってはD^-密度がH^-密度を上回る場合のあることを確認した。
5.負イオン引出しについて検討する粒子シミュレーションコードを完成した。表面生成および体積生成負イオンの引出し特性の検討を始めたが、引出し穴近傍でのプラズマ-真空境界が、引出し電圧に依存して大きく変化することを見出した。
6.負イオン輸送特性についてモンテカルロ法を用いたモデル計算により、引出し負イオンの運動エネルギーおよび引出し確率を評価した。その結果、(1)引出された負イオンは表面生成、体積生成の区別なくほぼ同じ運動エネルギーを持つこと、(2)ガス圧の上昇に伴って体積生成負イオンの引出し確率は減少するが、表面生成負イオンのそれはほとんど変化しないこと、がわかった。

Research Products

• [Publications] O.Fukumasa: "Study of isotope effect on H^-/D^-volume production in low-pressure H_2/D_2 plasmas using VUV emission"Proc. 9th Symp. Production & Neutralization of Negative Ions & Beams. 28-34 (2002)
• [Publications] O.Fukumasa: "Modeling of negative ion transport in hydrogen ion sources-estimation of extracted H^-current"Proc. 9th Symp. Production & Neutralization of Negative Ions & Beams. 75-81 (2002)