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2021 Fiscal Year Annual Research Report

Development of Neo-ring-shaped hollow magnetized discharge by Smoluckowski effect and production of negative ions

Research Project

Project/Area Number 19K03784
Research InstitutionSaga 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 / 2次電子放出係数 / PIC-MCC法
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。
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ったが、新型コロナウィルス拡大の影響を受けて、純度の高いアルミニウムの入手が困難となった。そこで、Particle in Cell(粒子法)を用いて、ダブルリングホロー磁化放電による水素プラズマの数値シミュレーションを実施し、プラズマ分布を検討した。スモラッコウスキー効果を2次電子放出係数の増加と仮定し、計算を実施した。その結果、数10Pa以上の圧力では、ダブルリングホロ―溝の位置が高密度となるダブルピークを持つプラズマ分布が得られた。一方、数Pa程度以下の圧力では、外側のリングホロ―溝内では高密度を維持し、内側のリングホロー溝では、殆どプラズマ維持ができないことがわかった。即ち、シングルピークを持つプラズマ分布が得られた。2次電子放出係数を通常の10倍以上の値0.1程度に設定したが、内側リングホロー溝ではプラズマ維持が困難であることがわかった。低圧力では、スモラッコウスキー効果が期待できるホロ―溝サイズがあることが明らかとなった。

  • Research Products

    (11 results)

All 2022 2021 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 3 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results) Remarks (1 results)

  • [Int'l Joint Research] Ruhr-University Bochum(ドイツ)

    • Country Name
      GERMANY
    • Counterpart Institution
      Ruhr-University Bochum
  • [Int'l Joint Research] ジョッショル理工科大学/Comilla University(バングラデシュ)

    • Country Name
      BANGLADESH
    • Counterpart Institution
      ジョッショル理工科大学/Comilla University
  • [Journal Article] Properties of AZO thin films prepared by stationary and rotating RF magnetized plasma sputtering source2022

    • Author(s)
      Hossain Md. Amzad、Patwary Md Abdul Majed、Rahman Md. Mustafizur、Ohtsu Yasunori
    • Journal Title

      AIP Advances

      Volume: 12 Pages: 015224~015224

    • DOI

      10.1063/5.0064434

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Characteristics of a radio frequency magnetized double-ring-shaped hollow cathode plasma source with permanent magnets for high-density hydrogen plasma generation2021

    • Author(s)
      Ohtsu Yasunori、Imoto Shoma、Takemura Shunya、Schulze Julian
    • Journal Title

      Vacuum

      Volume: 193 Pages: 110531~110531

    • DOI

      10.1016/j.vacuum.2021.110531

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Preparation of Water-Repellent Film on a Plastic Plate by Unbalanced Radio-Frequency Magnetron Plasma Sputtering Using PTFE Target for a Next-Generation Automobile Window2021

    • Author(s)
      Ohtsu Yasunori、Ino Yuta、Fujio Yuki、Tabaru Tatsuo、Yasunaga Takeshi、Ikegami Yasuyuki
    • Journal Title

      Plasma Chemistry and Plasma Processing

      Volume: 41 Pages: 1631~1646

    • DOI

      10.1007/s11090-021-10204-4

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 円筒対向ターゲットスパッタのための高周波リング状ホロー磁化プラズマの生成2021

    • Author(s)
      井本将真、大津康徳
    • Organizer
      第82回応用物理学会秋季学術講演会
  • [Presentation] ターゲット有効利用のための磁石回転型マグネトロンスパッタ装置の開発2021

    • Author(s)
      安田洸也、大津康徳
    • Organizer
      第82回応用物理学会秋季学術講演会
  • [Presentation] Spatial profile of Al-ZnO thin film on polycarbonate deposited by ring-shaped magnetized rf plasma sputtering with two facing cylindrical Al2O3-ZnO targets2021

    • Author(s)
      Y.Ohtsu, G. Sakata, J. Schulze, T. Yasunaga and Y. Ikegami
    • Organizer
      42th International Symposium on Dry Process
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 対向円筒型 AZO ターゲットを用いた高周波リング状ホロー磁化プラズマの空間分布2021

    • Author(s)
      井本将真 , 原光佑, 大津康徳
    • Organizer
      プラズマ・核融合学会 九州・沖縄・山口支部 第 25 回 支部大会
  • [Presentation] 小型マグネトロンプラズマを組み合わせた回転型アレー状高周波マグネトロンスパッタプラズマの開発2021

    • Author(s)
      安田洸也, 大津康徳
    • Organizer
      プラズマ・核融合学会 九州・沖縄・山口支部第 25 回 支部大会
  • [Remarks] プラズマエレクトロニクス研究室

    • URL

      http://www.ee.saga-u.ac.jp/plasma/index.html

URL: 

Published: 2022-12-28  

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