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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。
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