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Numerical analysis of the spatial nonuniformity in a Cs-seeded H$$^{-}$$ ion source

セシウム添加型負イオン源における空間的非一様性の数値解析

高戸 直之*; 花谷 純次*; 水野 貴敏*; 加藤 恭平*; 畑山 明聖*; 花田 磨砂也; 関 孝義; 井上 多加志

Takado, Naoyuki*; Hanatani, Junji*; Mizuno, Takatoshi*; Kato, Kyohei*; Hatayama, Akiyoshi*; Hanada, Masaya; Seki, Takayoshi; Inoue, Takashi

負イオンビームの空間的非一様性発生の原因を明らかにするため、負イオン生成及び輸送過程の数値解析を行った。モンテカルロ法を用いた原子及び負イオンの3次元輸送コードを、セシウム添加型負イオン源に適用した。その結果、電子温度の高い領域で局所的に原子が生成され、プラズマ電極表面への原子フラックスが非一様となることが明らかとなり、負イオン生成分布に影響を与えることが明らかとなった。加えて、生成された負イオンの引出し確率は電子温度依存性が弱いことが明らかとなった。

Surface production and transport process of H$$^{-}$$ ions are numerically simulated to clarify the origin of H$$^{-}$$ beam non-uniformity. A three-dimensional transport code using Monte Carlo method has been applied to productions of H$$^{0}$$ atoms and H$$^{-}$$ ions in a large negative ion source under the Cs seeded condition. The results show that a large fraction of hydrogen atoms are produced in a high electron temperature region. This leads to a spatial non-uniformity of H$$^{0}$$ atom flux to the plasma grid where H$$^{0}$$ atoms capture electrons and converted to H$$^{-}$$ ions. In addition, most surface-produced H$$^{-}$$ ions are extracted even through the high electron temperature region without destruction.

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