2020 Fiscal Year Research-status Report
Development of Neo-ring-shaped hollow magnetized discharge by Smoluckowski effect and production of negative ions
| Project/Area Number |
19K03784
|
|---|
| Research Institution | Saga University |
|---|
Principal Investigator |
大津 康徳 佐賀大学, 理工学部, 教授 (50233169)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
|
| Keywords | ネオリングホロー磁化放電 / スモラッコウスキー効果 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
核融合プラズマを加熱電流駆動する中性粒子ビーム装置では、低気圧かつ高密度プラズマを有する高出力の負イオン源が必要とされている。そのプラズマ生成方式には、誘導結合型放電方式と熱陰極を用いた直流アーク放電方式があり、精力的に研究が行われている。しかしながら、いくつかの課題が残されている。本研究では、それらの課題を解決し、新方式のプラズマ発生方式を創成するために、これまでの研究成果で見出したリングホロー磁化放電方式に、スモラッコウスキー効果を混成させることにより、ネオリングホロー磁化放電を確立し、負イオン生成を実現させることを目的とする。
2020年度では、ダブルリング溝を有するホロー電極の裏側に永久磁石を配置し、溝内部で電子を閉じ込める構造とした。その電極構造を用いて水素プラズマを発生させた。シリコンウェハの非アルカリ金属表面に多数のステップが形成できるかどうかを検討する前に、水素プラズマの空間分布を静電プローブを用いて詳細に計測した。リング状のホロー溝を形成しているため、軸対称を仮定することにより、静電プローブを半径方向及び軸方向に移動させてイオン飽和電流（プラズマ密度に比例）の空間分布を計測した。イオン飽和電流計測では、静電プローブへー７０Vにバイアスした際に流入する電流を抵抗を介した電圧に変換しデジタルオシロスコープにより時間平均を行い高精度に計測した。水素ガス圧力を変化させることにより、プラズマ密度の空間分布を計測し、その分布を明らかにした。次年度以降に、シリコンウェハよりスパッタ率が高い高純度のアルミニウムを用いてスパッタ処理を実施する予定である。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
当初、スモラッコウスキー効果を見るために、ホロー溝内にへスパッタ法により結晶性のシリコン薄膜を合成する予定であったが、実現できなかった。しかし、スモラッコウスキー効果がない状態における水素プラズマにおけるプラズマ密度分布を詳細に明らかにすることができた。
|
| Strategy for Future Research Activity |
2021年度では、高純度アルミニウムをターゲットとしてスパッタ法により、ホロー溝内へ結晶性の高いアルミニウム薄膜合成を行う予定である。水素ガスを導入し、多数ステップをもつ非アルカリ金属薄膜を用いて、高密度水素プラズマ生成できるかどうかを評価し、負イオン生成ができるかどうかも計測する予定である。
|
| Causes of Carryover |
新型コロナウィルス感染の影響により、当初予定した学会や研究会などがすべてオンライン開催となったため、次年度使用額が生じた。令和３年度において、実験材料費などに使用する予定である。
|
