2020 Fiscal Year Annual Research Report
Hydrogen reflection and desorption at the plasma electrode of a negative hydrogen ion source
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17H03512
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| Research Institution | Doshisha University |
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Principal Investigator |
和田 元 同志社大学, 理工学部, 教授 (30201263)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
津守 克嘉 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 教授 (50236949)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 負イオン / 中性粒子入射 / プラズマ加熱 / 仕事関数 / 負イオン表面生成 / イオン源 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
テーパー孔を有するエレクトライド材料（C12A7 electride）のプラズマ電極(PG)を作成し，プラズマ対向側の構造を変化させることにより，PG表面での水素粒子反射が水素負イオン(H-)電流及び電子電流に及ぼす影響について調査した．その結果，テーパー面がプラズマを向いた場合の方が引出電流が大きいことが分かった．プローブ測定を行った結果，PGにエレクトライドが用いられた状態で負イオン比率の高い結果が得られており，エレクトライドPG表面での負イオン生成を示唆する結果が得られたものと考えられる．
水素吸着金属表面での粒子反射・スパッタリングについて，中性粒子入射装置の逆流正イオンを想定したシミュレーション実験を行った．その結果，水素や重水素ではインプランテーションによる電極・イオン源端板の損耗が危険視されること，ビーム量としては小さくとも，不純物正イオンの逆流が大きな損傷を与えることが明らかとなった．また，重水素吸着は水素吸着に比べて逆流ビームによる損傷を拡大するものの，イオン源の損傷に与える効果自体はあまり大きく無く，負イオン源システムの寿命を決定づける要因としては不純物イオンの逆流に注意を払うべきであることが分かった．
ダイバータープラズマとの対比から，電極や端板（アークイオン源が採用された場合には熱陰極）表面にナノ構造が形成され得る．そこでプラズマー固体表面シミュレーションモデルを用いてファズ構造が形成された場合の水素プラズマによる構造変化について調査した．調査の結果，実験で観測された構造変化とほぼ同様の時間発展が確認された．また，ナノ構造を作成／加工するプラズマ放電装置に，新規にデュオプラズマトロン構造を用いたプラズマ源を取り付け，より高い精度での低エネルギー水素の反射観測が可能になり，100 eVのエネルギーで入射した水素負イオンを分光計測できるようになった．
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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