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 研究成果報告書概要

• 研究課題/領域番号: 59880001
• 研究種目: 試験研究
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: プラズマ理工学
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 糟谷 絋一 東京工業大学, 大学院総合理工学研究科, 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 東京工業大学, 大学院総合理工学研究科, 助手 (10126328) ; MORIOKA Mikio IHI Co.,Ltd.,Reserch Institute chief ; NAKAMURA Kazuaki Aisin Seiki Co.,Ltd.,Product Planning&Operations Department person in charde
• 研究期間 (年度): 1984 – 1986
• キーワード: クライオ陽極パルスイオン源 / 高純度ビーム発生装置の開発 / 水素の氷からのプロトンビーム発生 / 冷凍機とブロワーによる閉サイクル・ヘリウムガス冷却 / 各種の高純度ハイパワービーム / パルスパワー / 高真空 / 極低温技術

研究概要

低温陽極表面上に凍結させた高純度物質をイオン源とする、各種の短パルス、高純度イオンビームを繰り返し発生可能な、新方式の多目的高性能装置を開発した。最高0.2Hzの連続繰返し能力を持つパルス電源を作製し、クライオ陽極を持つ磁気絶縁形ダイオードを用いて高純度パルスイオンビームの繰り返し発生実験を行った。その結果、20Kに冷却した低温陽極面にN_2を凝縮させ、固体窒素をイオン源として、高純度パルスイオンビームの連続繰り返し発生に成功した。内容を箇条書きにすると以下のようになる。
1.給電用の繰り返しパルス電源システムの設計、製作、運転を実施し、単発動作で、500KV-100KA-50ns、繰り返し動作で300KV-60KA-50nsのシステム性能を確認した。
2.液体ヘリウム冷却のクライオ陽極システムを開発し、陽極到達温度4-5K下で、H_2の氷をイオン源として高純度H^+ビームの発生に成功した。
3.逆スターリングサイクル冷却機とブロワーによる閉サイクルガスヘリウム循環陽極冷却システムを開発し、陽極面で20K-15Wの冷凍能力を連続運転で得、固体N_2をイオン源として、高純度窒素ビームの発生に成功した。
4.将来の高繰り返し運転の基礎を固めるために、最高0.2Hzの繰り返しビーム発生に成功した。
5.H_2OやD_2Oをイオン源として液体窒素冷却のクライオ陽極ダイオードを用いて、H^+あるいはD^+ビームを再現性良く発生できた。2GWの出力レベルでの動作試験の結果、発生イオン数のダイオード電圧、陽極物質、陽極温度依存性の詳細を明らかにした。
6.ビーム測定法に新しい工夫、改良を加えて、発生ビーム純度の定量的測定、陽極プラズマ形成過程に及ぼす温度効果の詳しい評価を行い、当初の目標を十分達成した。

研究成果

• [文献書誌] Koichi Kasuya et al.: Proc. 11th Int.Conf.Plasma Phys.and Cotrolled Nuclear Fusion Res.,Kyoto,IAEA-CN-47/B-3-7. (1987)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Koichi Kasuya et al.: Proc.11th Int.Sympo. on Discharges and Elect.Ins. in Vacuum. 1. 24-27 (1984)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Kazuhiko Horioka et al.: orProc.6th.Conf.High-Power Particle Beams. 1. 168-171 (1987)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Koichi Kasuya et al: Proc.6th Int.Conf.High-PowerParticle Beams. 1. 200-203 (1987)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Koichi Kasuya et al.: Digest of Technical Papers, 6th IEEE Pulsed Power Conf.-1987. (1987)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Koichi Kasuya et al.: Japan. J. Appl.Phy.SUPPIEN-26-3. 1707-1708 (1987)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Koichi Kasuya et al.: Japan. J. Appl.phys.SUPPIEM-ENT26-3. 1709-1710 (1987)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Tsutomu Takahashi et al.: Appl.Phys.Lett.46. 249-250 (1985)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Kazuhiko Horioka et al.: Japan.J.Appl.Phys.23. L374-L376 (1984)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 糟谷 紘一他: 核融合研究. 53. 135-150 (1985)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Koichi Kasuya et al.: Digest of Technical Papers,5th Pulsed Power Conf.1. 110-112 (1986)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Kazuhiko Horioka et al.: Proc.12th Int.Sympo.on Discharges and Elect.Ins.1. 162-166 (1986)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Hitoki yoneda et al.: APPl.Phys.Lett.48. 1196-1198 (1986)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Koichi kasuya et al.: Proc.10th Sympo.on ISIAT 1986. 1. 61-64 (1986)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Kazuhiko Horioka et al.: ature Type Pulsed Ion SourceIPPJ-769. 221-234 (1986)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Koichi Kasuya et al.: Proc.11th Sympo.on ISIAT-1987. 1. 121-124 4 (1987)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Htokki Yonede et al.: Proc.6th.Conf.High-Power Particle Beams. 1. 172-175 (1987)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Kazuhiko Hooka et al.: eProc.5th Int.Conf.High-PowerParicle Beams. 1. 167-170 (1987)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Tsutomu Takahashi et al.: Proc.5th.Conf.High-Power Particle Beams. 1. 171-174 (1987)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Kazuo Imasaki et al.: Proc.10th Int.Gonf.PIasna Phys.and Controlled Nuclear Fusion Res.,London, IAEA CN 44/B-2-2. 1. 559-571 (1984)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Koihi Kasuya et al.: Proc.14th Cympo.Rarefide Gas Dynamics. 1. 1047-1054 (1984)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Koichi Kasuya et al.: Oroc.13th Symopo. on Fusion techolongy. 1. 709-714 (1984)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Koichi Kasuya et al.: IEEE Trans. on Plasma Sci.PS-13. 327-330 (1985)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Kazuhiko Horioka et al.: APPl.Phys.Lett.47. 792-793 (1985)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Koichi Kasuya et al.: Laser Interaction and ReIated Plasma Phenomena, Edited byH.Hora and G.H.Miley,Plenum Oub Go.,Ltd.1. 631-654 (1986)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Hideki Tamura et al.: J.Appl.Phys.59. 3722-3727 (1986)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Minoru Hijikawa et al.: Appl.Phys Lett.45. 234-236 (1984)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Kazuhiko Horioka et al.: Proc.6th Int.Sympo.on Gas Flow and Chemical Lasers. 1. 402-407 (1986)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Kazuhiko Horioka et al.: Proc.3rd japan.Sympo.on Gas Flow and Chemical Lasers. 1. 56-63 (1986)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Hideki Tamura et al: Proc.5th Int.Conf.High-Power Particli Bemas. 1. 70-73 (1984)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Kazuhiko Horioka et al.: Proc.6th Int.Conf.High-Pawer Particle Beams. 1. 235-238 (1987)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Koichi Kasuya et al.: "Recent Experimental %results of Cryogenic Pulsed Ion Diodes" Proc.11th.Conf.Plasma Phys.and Cotrolled Nuclear Fusion Res.,Kyoto,IAEA-CN-47/B-III-7. in press. (1987)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Koichi Kasuya et al.: "Pulsed Cryogenic Ion Source for Pure Beam Extraction" Proc.11th Int.Sympo. on Discharges and Elect. Ins. in Vacuum. 1. 24-27 (1984)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Kazuhiko Horioka et al.: "Cryogenic Pulsed Ion Source with Stirling Cycle Refrigerator" Proc. 6th Int. Conf. High-Puwer Particle Beams. 1. 168-171 (1987)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Koichi Kasuya et al.: "Review of Cryogenic Pulsed Ion Beam Research in Japan" Proc.6th Int.Conf.High-Power Particle Beams. 1. 200-203 (1987)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Koichi Kasuya et al.: "Intense Pulsed Ion Source in Tokyo Institute of Technology" Digest of Technical Papers,6thIEEE Pulsed Power Conf. -1987. in press. (1987)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Koichi,Kasuya et al.: "Pure Beam Extraction from Pulsed Cryogenic Diode and Laser Initiation of Beam Transport Channel" Proc. 13th Sympo. on Fusion Technology. 1. 709-714 (1984)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Koichi,Kasuya et al.: "Pulsed Cryogenic Ion Source for Pure Beam Extraction" IEEE Trans. on Plasma Sci.PS-13. 327-330 (1985)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Kazuhiko,Horioka et al.: "Supersonic Gas Injection Valve for Beam Neutralization from Applied-B Pulsed Ion Diodes" Appl. Phys. Lett.47. 792-793 (1985)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Koichi,Kasuya et al.: "Laser Channel Initiation and Related Plasma Production for Inertial Confinement Fusion by Light Ion Beam" Laser Interaction and Related Plasma Phenomena, Edited by H.Hora and G.H.Miley, Plenum Pub. Co., Ltd.1. 631-654 (1986)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Hideki,Tamura et al.: "Laser Initiation of an Electrical Discharge Channel" J. Appl. Phys.59. 3722-3727 (1986)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Hitoki,Yoneda et al.: "Beam Characteristic and Application of Cryogenic Pulsed Ion Source with Liquid-Nitrogen-Cooling System" Proc. 6th Int. Conf. High-Power Particle Beams. 1. 172-175 (1987)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Kazuhiko,Horioka et al.: "Performance Tests of Extraction Diodes with Cryogenic Anode" Proc. 5th Int. Conf. High-Power Particle Beams. 1. 167-170 (1987)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Tsutomu,Takahashi et al.: "An Intense Pulsed Ion Source with a Cryogenically Refrigerated Anode Cooled by Liquid Helium" Proc. 5th Int. Conf. High-Power Particle Beams. 1. 171-174 (1987)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Kazuo Imasaki et al.: "Light Ion Fusion Research in Japan" Proc. 10th Int. Conf. Plasma Phys. and Controlled Nuclear Fusion Res., London, IAEA-CN-44/B-II-2. 1. 559-571 (1984)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Koichi,Kasuya et al.: "Pulsed Plasma Driver with New Cryogenic Anode" Proc. 14th Sympo. Parefied Gas Dynamics. 1. 1047-1054 (1984)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Kazuhiko,Horioka et al.: "A Study on the Formation Process of Cryogenic Flashover Ion Sources" Proc. 12th Int. Sympo. on Discharges and Elect. Ins. in Vacuum. 1. 162-166 (1986)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Hitoki,Yoneda et al.: "Anode Temperature Dependence of Ion Beam Turn-on Time in Magnetically Insulated Pulsed Ion Diodes" Appl. Phys. Lett.48. 1196-1198 (1986)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Koichi,Kasuya et al.: "Research on Ion Source with High Voltage Cryogenic Anode" Proc. 10th Sympo. on ISIAT-1986. 1. 61-64 (1986)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Kazuhiko,Horioka et al.: "Anode Plasma Production Processes of Low Temperature Type Pulsed Ion Source" IPPJ-769. 221-234 (1986)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Koichi,Kasuya et al.: "Research on Ion Source with High Voltage Cryogenic Anode" Proc. 11th Sympo. on ISIAT-1987. 1. 121-124 (1987)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Minoru,Hijikawa et al.: "Electrical Discharge Channel in Cesium Vapor Initiated by a XeCl Laser" Appl. Phys. Lett.45. 234-236 (1984)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Kazuhiko,Horioka et al.: "Initiation Processes and Development of Laser-Induced Low-Pressure Spark Channels" Proc. 6th Int. Sympo. on Gas Flow and Chemical Lasers. 1. 402-407 (1986)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Kazuhiko,Horioka et al.: "Initial and Later-Stage Behaviors of Low Pressure Spark Channels Induced by Laser Lights" Proc. 3rd Japan. Sympo. on Gas Flow and Chemical Lasers. 1. 56-63 (1986)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Hideki,Tamura et al.: "Laser-Initiated Discharge Channels in Sodium Vapor" Proc. 5th Int. Conf. High-Power Particle Beams. 1. 70-73 (1984)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Kazuhiko,Horioka et al.: "Photoionization of Alkaline Metals Applied for Pulsed Ion Beam Research" Proc. 6th Int. Conf. High-Power Particle Beams. 1. 235-238 (1987)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より