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Study of plasma meniscus formation and beam halo in negative hydrogen ion sources

水素負イオン源中のプラズマメニスカス形成とビームハロの研究

奥田 晋*; 宮本 賢治*; 福山 俊茂*; 西岡 宗*; 畑山 明聖*; 深野 あづさ*; 花田 磨砂也; 小島 有志

Okuda, Shin*; Miyamoto, Kenji*; Fukuyama, Toshishige*; Nishioka, Shu*; Hatayama, Akiyoshi*; Fukano, Azusa*; Hanada, Masaya; Kojima, Atsushi

負イオン源中のプラズマ-ビーム境界であるメニスカスは、負イオンビーム光学に大きく影響することは明らかである。近年、メニスカスの形状によるビームハロが発生することが示唆されている。これは、曲率の大きい負イオン放出面によるものと考えられている。そこで、このプラズマメニスカスの形状とビームハロに対する負イオン生成率の関係をPICコードを用いて調べた。その結果、プラズマメニスカスは負イオンの量で形が決まるため、ビームハロ形成は表面生成された負イオンの量に強く依存することが分かった。

A meniscus of plasma-beam boundary in H$$^{-}$$ ion sources largely affects the extracted H$$^{-}$$ ion beam optics. Recently it is shown that the beam halo is mainly caused by the meniscus, i.e. ion emissive surface, close to the plasma grid (PG) where its curvature is large. The purpose of this study is to clarify the effect of H$$^{-}$$ surface production rate on plasma meniscus and beam halo formation with PIC (particle-in-cell) modeling. It is shown that the plasma meniscus and beam halo formation is strongly dependent on the amount of surface produced H$$^{-}$$ ions.

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