| 研究概要 |
負イオン源内に存在する負イオン密度を測定する手法として,近赤外波長のDC半導体レーザーを用いた光脱離反応計測法を開発し,得られる密度の絶対値の解釈についての検討を行った.強度の可変な直線磁場を持つ負イオン閉じ込め装置を用意し,磁場強度が負イオン脱離信号に与える影響を調査した.パルスレーザー光脱離により得られる密度と同じ値を得るために必要な理論を構築するため,プラズマ電位変化,プローブ自身によるプラズマ擾乱,中性粒子衝突に着目してプラズマパラメータを変化させることにより比較実験を行った.レーザーの変調周波数を変化させることにより,実効的な脱離電子の閉じ込め時間を計測したところ,中性粒子衝突による影響が最も有力であることを示唆する結果が得られた.さらに脱離領域外部における脱離電子信号を計測したところ,パルスレーザー測定法と同様,脱離信号がほぼイオン音速程度の速度で伝搬することを明らかにした.
また,プラズマ中の電子エネルギー分布関数を直接計測できる小型電界偏向型エネルギーアナライザーを用いたプラズマパラメータ導出方法について検討した.これまでの装置に改良を加えることにより,高エネルギー部分が精密に測定できることを確認した後,プラズマ電位,電子温度,電子密度を同定する基礎理論をまとめた.特に計測系自体にバイアス電圧を与えた場合のエネルギー分布関数の再構築が行えるようになった.現在のところ,低エネルギー成分の評価に大きな誤差が含まれる可能性はあるものの,振動励起分子生成に寄与する高エネルギー成分の評価が容易に行えるようになった.また,装置が十分大きければ電子エネルギー分布の角度依存性,位置依存性も計測できることを示すことができた.
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