クライオ陽極を持つ多目的,パルス繰返しイオンビーム発生装置の開発

1986 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 59880001
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 糟谷 紘一 東京工大, 国立大学(その他), 助教授 (30029516)
• 研究分担者: 中村 員明 アイシン精機, 事業企画室, 担当員 ; 加藤 茂 日新電機, 研究開発部, 研究員 ; 森岡 幹雄 IHI, 技研, 主任 ; 森本 進治 IHI, 技研, 課長 ; 堀岡 一彦 東工大, 総理工, 助手 (10126328)
• キーワード: イオンビーム / パルス繰返し / クライオ陽極 / 高純度ビーム源 / 高出力ビーム / 多目的ビーム装置 / 冷媒循環冷却陽極 / 液体窒素冷却

研究概要

前年度までにほゞ完成の給電用の繰返しパルス電源システムと、既有のクライオ陽極システムをあわせ用いて、各種の極低温陽極物質からのイオンビーム発生を行った。その際、ダイオード内の電子流を抑制するために使用するパルス繰返し磁界発生装置を改良し、厳しい使用条件に耐えうる構造にした。主として20K-15Wの冷凍機を用いて陽極を冷却し、【N_2】ガスを陽極表面に向けて噴射することによって、【N_2】の氷陽極からの窒素ビーム発生を試みたが、既有のクライオ陽極システムの噴射方法では満足できる氷生成ができず、したがって所望の性能を有する高純度ビームの繰返し発生ができなかった。そこでまず、このガス供給法を従来の超高速噴射から分子流に近い供給法に変更し、陽極表面に一様な氷ができるようにして、高電圧大電流ビームを発生した。ダイオードの諸量や発生ビームの諸量を各種の計測法で測定したが、とくにビームの純度についてはイオン電流値の時間的場所的変化を追うとともに、トムソンパラボラ・ビーム分析器により詳細な定量測定を実施した。その結果、窒素の氷陽極からは、ほゞ100%の高純度窒素ビームが得られることや、陽極プラズマの温度制御により、ほゞ100%の【N^+】ビームか、あるいはある割合で混合した【N^+】,【N^(++)】のビームが得られることがわかった。陽極プラズマの挙動は分光法で詳しく測定し、クライオ陽極イオン源の特性がかなり詳しく明らかになった。一方、繰返し性能についても、連続繰返しビーム発生前に十分厚い氷陽極を作っておく方法と、ある程度の厚さの氷を当初作っておいてビームショット毎に適量ガスを供給する方法の両者についてテストし、両者とも十分高純度かつ繰返し再現性良くビーム発生ができることがわかった。以上のほか、半径方向収束形の低温陽極イオン源の実験も合わせ行い、本研究で開発に成功した高性能装置が、近い将来に十分実用化できそうであることを確かめることができた。

研究成果

• [文献書誌] Koichi Kasuya: Digest of Technical Papers of IEEE Pulsed Power Conference(Proceedigs). 1. 110-113 (1986)
• [文献書誌] Kazuhiko Horioka: Proceeding of 12th International Symposium on Discharges and Electrical Insulation in Vacuum(IEEE Transctions on Plasma Science). 1. 162-166 (1986)
• [文献書誌] Hideki Tamura: Journal of Applied Physics. 59. 3722-3727 (1986)
• [文献書誌] Hitoki Yoneda: Applied Physics Letters. 48. 1196-1198 (1986)
• [文献書誌] Koichi Kasuya: Proceeding of 10th Symposium on Ion Sources and Ion-Assisted Technology. 1. 61-64 (1986)
• [文献書誌] Koichi Kasuya: Extended Synopses of 11th International Conference on Plasma Physics and Controlled Nuclear Fusion Researches(IAEA-CN-47)(Nuclear Fusion). 1. 72-73 (1986)
• [文献書誌] Koichi Kasuya: 13th IEEE Conference Record-Abstracts,Plasma Science. 1. 32-32 (1986)
• [文献書誌] Koichi Kasuya: Bulletin of American Physical Society. 31. 1477-1477 (1986)
• [文献書誌] Kazuhiko Horioka: Proceeding of Japanese Symposium on Gas-Flow and Chemical Lasers(Proceeding of 6th International Symposium on Gas-Flow and Chemical Lasers). 1. 56-63 (1986)
• [文献書誌] Koichi Kasuya: Proceeding of 6th International Conference on High-Power Particle Beams. 1. 200-203 (1987)
• [文献書誌] 糟谷紘一: 学術月報. 39. 841-841 (1986)
• [文献書誌] 米田仁紀: 電気学会プラズマ研究会資料. EP-87-13-23. 35-44 (1987)