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Uniform H$$^{-}$$ ion beam extraction in a large negative ion source with a tent-shaped magnetic filter

大型負イオン源におけるテントフィルターを用いた負イオンビーム一様生成

戸張 博之; 花田 磨砂也; 柏木 美恵子; 谷口 正樹; 梅田 尚孝; 渡邊 和弘; 井上 多加志; 坂本 慶司; 高戸 直之*

Tobari, Hiroyuki; Hanada, Masaya; Kashiwagi, Mieko; Taniguchi, Masaki; Umeda, Naotaka; Watanabe, Kazuhiro; Inoue, Takashi; Sakamoto, Keishi; Takado, Naoyuki*

負イオンビームの一様性改善研究の成果に基づいて、従来用いてきた強い横磁場を印加する外部磁気フィルタに代えて、対称な閉じ込めカスプ磁場と「テント」型磁気フィルタを組合せた新たな磁場配位を原子力機構の10アンペア負イオン源に適用した。その結果、対称な磁場配位中で1次電子の周方向へのドリフトが促進され、これまで問題となっていた1次電子及びソースプラズマの局在化が解消された。170mm$$times$$340mmのイオン引き出し面から加速された負イオンビームは、その空間分布の偏差が外部磁気フィルタ印加時の16%から7.9%に低減し、ITER NBIの要求を満たす均一性の高い負イオンビームの生成を実証した。

In order to improve the spatial uniformity of negative ion beam, a novel magnetic filter, the tent-shaped filter was applied in the JAEA 10 ampere negative ion source as a replacement to the conventional external magnetic filter. The cusp magnetic field configuration for plasma confinement was changed to form a symmetric cusp field commonly used in many of positive ion sources for high proton yield. This configuration together with the tent filter allows fast electrons emitted from filaments drift azimuthally around the beam axis. This is a major advantage of the current configuration to prevent localization of fast electrons due to B $$times$$ grad B drift in the external filter field. As the result, the standard deviation of H$$^{-}$$ ion beam profile extracted from a wide area of 170 mm $$times$$ 340 mm decreased from 16% with the external filter to 7.9 % with the tent filter. Thus the ion source with the tent filter demonstrated the uniform beam extraction that fulfilled the requirement for ITER NBI.

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