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2011 年度 実績報告書

RF負イオン源を用いた低仕事関数金属表面近傍での水素負イオンの特性評価

研究課題

研究課題/領域番号 22860009
研究機関東北大学

研究代表者

田中 のぞみ  東北大学, 大学院・工学研究科, 助教 (60581296)

キーワードプラズマ加熱 / 水素負イオン源 / RF負イオン源 / 負イオン密度計測 / Cavity-Ring-Down法
研究概要

本年度は構築したCRD(Cavity-Ring-Down)システムの計測性能の評価、システムを用いて高周波負イオン源内引き出し電極近傍における水素負イオン密度絶対値の計測を行った。CRD計測では正対した二枚の超高反射率ミラー(>99.999%)間をレーザー(1064mm)を多重反射させ、レーザー光出射側の光量の減衰時間を、真空中とプラズマ中で比較する事で負イオン密度の絶対値を測定する。測定では真空中で300μs程度の減衰時間を確保することができ、また減衰時間のエラーを1μs以下に抑えることに成功し、水素負イオン密度にして最小で10^<15>m^<-3>台の計測を可能にした。イオン源の基本パラメータに関して水素負イオンのイオン源動作特性を評価した。電極近傍の負イオン密度と電子密度は投入パワーの増加に伴い増加する傾向を示したが、負イオン/電子密度比は一定であったことから、投入パワーに応じてプラズマ密度が増加することにより負イオン密度が増加することが明らかになった。閉じ込め磁場を増加すると共に負イオン密度は急激に増加した。これによりプラズマ閉じ込めの改善により、負イオン及び電子密度が急激に増加するという特性が明らかとなった。0.4-1.1Paの範囲では動作ガス圧が低い程負イオン密度及び密度比は高い値を示した。プラズマ生成部の電子温度が低いガス圧で高い値を示す特性より、ガス圧の低い所では、負イオンの元となる水素の振動励起分子が増加し、また電極近傍では中性粒子との衝突による負イオンの解離が抑制されることを示唆した。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2012 2011

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (5件)

  • [雑誌論文] Laser measurement of H^- ions in a field-effect-transistor based radio frequency ion source2012

    • 著者名/発表者名
      N.Tanaka
    • 雑誌名

      Review of Scientific Instruments

      巻: 83 ページ: 02A731/1-3

    • DOI

      10.1063/1.3680549

    • 査読あり
  • [雑誌論文] H^- beam extraction from a cesium seeded field effect transistor based radio frequency negative hydrogen ion source2012

    • 著者名/発表者名
      A.Ando
    • 雑誌名

      Review of Scientific Instruments

      巻: 83 ページ: 02B122/1-3

    • DOI

      10.1063/1.3684720

    • 査読あり
  • [学会発表] 高周波イオン源におけるCRD法を用いた水素負イオン密度計測2012

    • 著者名/発表者名
      田中のぞみ
    • 学会等名
      日本物理学会第67回年次大会
    • 発表場所
      関西学院大学西宮上ケ原キャンパス(兵庫県西宮市)
    • 年月日
      2012-03-26
  • [学会発表] Production and Measurement of Negative Hydrogen Ions in a PET based RF Ion Source2011

    • 著者名/発表者名
      N.Tanaka
    • 学会等名
      21st International Toki Conference
    • 発表場所
      Ceratopia Toki (Gifu, Japan)
    • 年月日
      2011-11-28
  • [学会発表] 高周波負イオン源内における水素負イオンのレーザー計測2011

    • 著者名/発表者名
      田中のぞみ
    • 学会等名
      Plasma Conference 2011
    • 発表場所
      石川音楽堂(石川県金沢市)
    • 年月日
      2011-11-22
  • [学会発表] Laser measurement of H^- ions in a FET based RF ion source2011

    • 著者名/発表者名
      N.Tanaka
    • 学会等名
      14th International Conference on Ion Sources
    • 発表場所
      Giardini-Naxos, Italy
    • 年月日
      2011-09-13
  • [学会発表] H^- beam extraction from a cesium seeded field effect transistor based radio frequency negative hydrogen ion source2011

    • 著者名/発表者名
      A.Ando
    • 学会等名
      14th International Conference on Ion Sources
    • 発表場所
      Gairdini-Naxos, Italy
    • 年月日
      2011-09-13

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公開日: 2013-06-26  

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