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森下 卓俊; 伊賀 尚*; 井上 多加志; 今井 剛; 柏木 美恵子; 清水 崇司; 谷口 正樹; 花田 磨砂也; 渡邊 和弘
第1回21世紀連合シンポジウム; 科学技術と人間論文集, p.221 - 224, 2002/11
90%以上の高プロトン比で、かつ電流密度の高い高輝度正イオン源が、国際核融合材料照射施設(IFMIF)において要求されている。従来、核融合用イオン源開発において、イオンの閉じ込めを向上するためイオン源の大型化がプロトン比向上に適していることが示されたが、加速器用イオン源は単孔ビームで十分であり、効率や装置の単純化等の観点から、イオン源は小型であることが望ましい。小型のイオン源で高いプロトン比を生成するためには、プロトン生成の機構を把握し、高いプロトン比が得られる条件を積極的に与える必要がある。そこでレート方程式を用いてイオン源プラズマ中でのプロトンの生成過程を調べ、小型イオン源における高プロトン比生成機構について、実験結果と対比させた。その結果、従来より考えられていた分子イオンの電離によってプロトンが主に生成されるが、磁気フィルターの効果により小型のイオン源においても高プロトン比ビームの生成が可能であることを示した。
森下 卓俊; 柏木 美恵子; 奥村 義和; 渡邊 和弘; 花田 磨砂也; 井上 多加志; 今井 剛
第12回粒子線の先端的応用技術に関するシンポジウム(BEAMS 2001)報文集, p.33 - 36, 2001/11
大電流負イオンビームの生成は中性粒子(NB)入射装置の高効率化に向けて重要である。負イオンビームの静電加速段階では、残留中性粒子との衝突による負イオンの損失が高効率化の妨げとなるため、イオン源の運転ガス圧を低く抑える必要がある。また、イオン源にセシウム(Cs)を添加することで、負イオン生成が促進されることがわかっている。Cs添加イオン源では、低ガス圧下においてもイオン源内で高密度のプラズマの生成が必要であるため、イオンの閉じ込め効率の高いカマボコ型イオン源にCsを添加し、低ガス圧での大電流負イオンビーム生成実験を行った。生成された負イオンは電子との衝突反応により消滅するが、その反応断面積が電子温度に強く依存する。低ガス圧での放電では、負イオン生成領域の電子温度が高くなる傾向があるため、電子温度を負イオン生成に適した1eV程度まで下げる必要がある。そこで、電子温度を下げる働きをもつ磁気フィルターの強度を調節し、負イオン生成の最適化を行った。その結果、ガス圧0.1Pa,アーク放電パワー80kWにおいて、31mA/cm
,49keVの負イオンビーム生成に成功した。
and D production in a magnetically filtered multicusp source井上 多加志; G.D.Ackerman*; W.S.Cooper*; 花田 磨砂也; J.W.Kwan*; 小原 祥裕; 奥村 義和; 関 昌弘
Review of Scientific Instruments, 61(1), p.496 - 498, 1990/01
被引用回数：18 パーセンタイル：83.19(Instruments & Instrumentation)日米核融合協同実験の一環として原研で開発された多磁極負イオン源を米国、ローレンスバークレー研究所に運び、重水素を用いて負イオン源の最適化実験を行った。実験に用いたイオン源の大きさは、36cm
21cm15cmであり、生成された負イオンは、9mm
、9ケの孔より50KeVまで加速された。実験は、主に、磁気フィルター強度を450Gauss・cmから930Gauss・cmまで変化させ、水素負イオン(H)と重水素負イオン(D)の生成量の差異について調べた。その結果、HとDのそれぞれの最大電流密度は、9.1mA/cmと6.6mA/cmであった。この差は、単にHとDの質量差に起因するものである。一連の実験の中でもっとも注目すべきことは、重水素を用いて実験を行うと水素を用いて実験を行った場合に比べて、引き出される電子の量が2倍以上になってしまったことである。又、磁気フィルター強度を700Gauss・cm以上強くしても、電子電流は、それ以上減少しなかった。
