Experimental study on spatial uniformity of H ion beam in a large negative ion source

大型負イオン源における負イオンビームの一様性に関する実験的な研究

花田 磨砂也; 関 孝義*; 高戸 直之*; 井上 多加志; 森下 卓俊  ; 水野 貴敏*; 畑山 明聖*; 今井 剛*; 柏木 美恵子; 坂本 慶司; 谷口 正樹; 渡邊 和弘

Hanada, Masaya; Seki, Takayoshi*; Takado, Naoyuki*; Inoue, Takashi; Morishita, Takatoshi; Mizuno, Takatoshi*; Hatayama, Akiyoshi*; Imai, Tsuyoshi*; Kashiwagi, Mieko; Sakamoto, Keishi; Taniguchi, Masaki; Watanabe, Kazuhiro

原研10A負イオン源を用いて、JT-60U負イオン源の問題点の1つである負イオン源内の負イオン密度の空間的不均一の原因について、実験的に調べた。測定の結果、ビームの空間分布はJT-60U負イオン源同様フィルター磁場に対して垂直な高さ方向(長手方向)に非対称であり、上半分領域の強度は下半分の約60%80%程度であった。また、この時のプラズマ電極近傍の電子温度は高さ方向に対して均一なフィルター磁場を形成しているにもかかわらず不均一であり、上半分領域では13.5eVで、下半分領域ではほぼ1eV一定であった。高速電子の軌道を計算した結果、この高い電子温度の原因はカソードから放出した高速電子がイオン源の上部壁近傍に存在する10Gauss以下の領域を通って、フィルター磁場を飛び越えて、プラズマ電極に漏れ出すためであることが明らかになった。そこで、プラズマ電極への高速電子の漏れ出しを抑制するために、計算で予測された位置に、5cm5cmの閉止板を取り付けた。その結果、イオン源上部の電子温度は1eV程度まで減少し、上半分領域における負イオンビームの一様性も大きく改善され、20%程度ビーム電流値が増加した。本研究により、負イオン密度の不均一性の原因の一つは高速電子のプラズマ電極への漏洩であることが明らかになった。

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