Study of beam optics and beam halo by integrated modeling of negative ion beams from plasma meniscus formation to beam acceleration

プラズマメニスカスからビーム加速まで含めた統合モデリングによるビーム光学とハロ成分の研究

宮本 賢治*; 奥田 晋*; 畑山 明聖*; 花田 磨砂也; 小島 有志

Miyamoto, Kenji*; Okuda, Shin*; Hatayama, Akiyoshi*; Hanada, Masaya; Kojima, Atsushi

負イオンビーム中にハロ成分が形成される物理機構の解明のため、表面生成で生成された負イオン軌道を計算する2次元PICコードを開発している。結果として、実際の負イオンビームにて観測されているハロ成分を再現することができた。このハロ成分はプラズマメニスカスの周辺部で曲率の大きい場所から引き出された負イオンが引き出し領域で過収束されるため発生することが示唆された。

To understand the physical mechanism of the beam halo formation in negative ion beams, a two-dimensional particle-in-cell code for simulating the trajectories of negative ions created via surface production has been developed. The simulation code reproduces a beam halo observed in an actual negative ion beam. The negative ions extracted from the periphery of the plasma meniscus (an electro-static lens in a source plasma) are over-focused in the extractor due to large curvature of the meniscus.