| 研究概要 |
当初プラズマ-表面反応に起因する負イオン生成に着目し,イオン源内壁の仕事関数や表面での脱励起率に強く影響を受ける励起分子の状態分布に着目して研究を展開した.その結果,仕事関数やタングステン付着率などの表面パラメータのみでデータ整理を行っても,再現性の良い実験結果が得られないことが分かった.また,予測されていたCs混入に伴う負イオン引き出し量の増大は,負イオン密度自体の増加に起因するものでないことも判明し,研究開始時に予測されていたような体積-表面ハイブリッド効果の帰結では無いことが判明した.そこで負イオンプラズマ計測の電子の速度分布関数を直接計測できる計測手法,各位置からの引き出し負イオン電流への寄与を評価できるパルスレーザー負イオン電流測定法,プラズマ内での負イオン含有プラズマの輸送速度を計測できるdcレーザー光脱離反応法などを新規に開発した.測定された電子エネルギー分布関数は,マックスウェル分布からのずれの大きいものであった.パルスレーザー負イオン電流測定法による計測の結果,負イオン電流は引き出し領域付近の電位分布に大きな影響を受けることが分かった.理論解析・モデル計算と測定結果とを比較したところ,低圧領域においては無衝突モデルで良い一致が得られるのに対して,圧力の増加によって明らかな中性粒子衝突との影響,および局所電位分布によるものと思われる輸送過程の変化が確認された.ほぼ完全な摂動系を構成することによりプラズマ輸送の計測が行えるdcレーザー光脱離法の結果においても,同様の中性粒子衝突に起因する輸送速度の低下が観測されている.また中性粒子速度分布関数をプラズマ外部で計測し,圧力依存性と放電密度依存性とを調査した結果,投入電力が高くなると,粒子加熱が生じて分子温度は増加するが,ある電力密度を境にして分子温度の低下が観測されることも分かった.
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