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大図 章; 鈴木 庸氏; 丸山 庸一郎; 有澤 孝
Applied Physics Letters, 76(14), p.1822 - 1824, 2000/04
被引用回数：7 パーセンタイル：35.07(Physics, Applied)原子法レーザー同位体分離のレーザー誘起プラズマからのイオン回収過程では、イオンを電極上に高速で回収することが重要となる。これを行うためには通常高電圧を必要とする。しかし、回収に費やす電力の増加とスパッタリングの増大を引き起こしやすくなる。高電圧が必要な理由は、レーザー誘起プラズマが低温のためである。低電圧でイオンを高速で回収するために、高周波でプラズマを加熱し回収する方法を開発した。その結果、回収時間を通常の3分の1にまで短縮することができた。さらに、高周波の入力、周波数に対するイオン回収速度の依存性をも調べることができた。
大図 章; 鈴木 庸氏; 丸山 庸一郎; 有澤 孝
Physics of Plasmas, 7(2), p.770 - 772, 2000/02
被引用回数：4 パーセンタイル：14.50(Physics, Fluids & Plasmas)原子法レーザー同位体分離のレーザー誘起プラズマからのイオン回収過程では、イオンを電極上に回収することが重要となる。これを行うために電極に印加する電圧は、高電圧が必要となる。しかし、高電圧の回収には、電力コストの増大とスパッタリングの増加の問題が出てくる。レーザー誘起プラズマからイオンを高速に回収するために高電圧が必要な理由は、そのプラズマが低温であるためである。イオン回収は、プラズマの電子温度に大きく依存する。低電圧で効率良くイオン回収を行うためにレーザー誘起プラズマを高周波電場で加熱してプラズマ中の電子温度を増加させる試験を行った。その結果、電子温度は通常の約3倍に増加することがわかった。
田村 浩司; 大場 弘則; 柴田 猛順
JAERI-Research 99-064, p.12 - 0, 1999/12
JAERI-Research-99-064.pdf:0.91MB
ジスプロシウムのレーザー共鳴イオン化で電子温度が0.024eV及び0.23eVと1桁異なるプラズマを作り、プラズマからのイオン回収実験を行った。電子温度が高いプラズマの場合、プラズマ膨張速度が大きいため回収電極へのイオン電流密度が高く、イオン回収時間は短かった。また、プラズマ膨張に伴う電子温度の低下を考慮した簡易1次元モデルで計算した回収時間は、実験で得られた結果をよく再現することができた。
足立 肇; 田村 浩司; 小倉 浩一; 柴田 猛順
Japanese Journal of Applied Physics, 38(12A), p.6887 - 6889, 1999/12
被引用回数：4 パーセンタイル：23.73(Physics, Applied)原子レーザー法同位体分離ではレーザー光で共鳴イオン化した目的同位体を電極に回収するが、電子ビーム偏向用磁場がイオン回収部にも印加される。短時間に効率よくイオンを回収する方法として先に提案した、アース又は負電位の平行平板電極の中央に正電位の細線電極を用いた方法について磁場の影響を調べた。平行平板電極の中央に発生させた光電離イオンの両側電極での回収量のバランスは150ガウス以下の磁場により若干変化するが、イオンの回収時間はほとんど変らず磁場の影響は小さいことが実験の結果わかった。
柴田 猛順; 小倉 浩一
JAERI-Research 99-008, 10 Pages, 1999/02
JAERI-Research-99-008.pdf:0.86MB
共鳴イオン化により生成したネオジムプラズマに高周波電圧を印加して、イオンを引き出し、そのエネルギーを飛行時間法により測定した。回収電極に2MHz、振幅140Vの高周波電圧を印加したときのイオンエネルギーは54~65eVで、この値は高周波平行平板放電の解析値とほぼ一致した。これにより、原子法レーザー同位体分離で、高周波電圧印加により回収時間を短くできるだけでなく、回収イオンのエネルギーも低くできることが確認できた。
足立 肇; 田村 浩司; 小倉 浩一; 柴田 猛順
JAERI-Research 98-014, 20 Pages, 1998/03
JAERI-Research-98-014.pdf:0.76MB
原子レーザー法同位体分離では、レーザー光で共鳴イオン化した目的同位体を電極に回収するが、電子ビーム偏向用磁場がイオン回収部にも印加される。短時間に効率よくイオンを回収する方法として先に提案した、アースまたは負電位の平行平板電極の中央に正電位の細線電極を用いた方法について磁場の影響を調べた。平行平板電極の中央に発生させた光電離イオンの両側電極での回収量のバランスは、150ガウス以下の磁場により若干変化するが、回収時間は殆ど変わらず磁場の影響は小さいことが実験の結果わかった。
柴田 猛順
日本における同位体分離の歩み, 0, p.366 - 373, 1998/03
同位体分離特別専門委員会第100回記念出版でガドリニウムの同位体分離についてを執筆することになった。この中で、ガドリニウムやウランの同位体分離を行うのに必要な、イオン回収機構の解明、蒸発部生成プラズマの研究、原子ビームの原子励起温度の研究、電荷移行反応の研究などについて述べた。
足立 肇; 小倉 浩一; 柴田 猛順
JAERI-Tech 97-021, 19 Pages, 1997/03
原子法レーザー同位体分離ではレーザー光で共鳴イオン化した目的同位体をイオン回収電極で回収する。実機装置ではその回収量をモニタする必要がある。回収電極板に流れる電流を計測することにより回収されたイオンの総量を求める手法につき、その可能性を実験および解析により検討した。特に電極に回収されるイオンの電流に加えて回収電極表面に誘導される表面電荷による電流の影響を調べた。その結果、光電離生成イオン密度が高ければ誘導電流の割合は小さくほとんど無視でき、電極電流から目的同位体の回収イオンの電荷量を求めることが可能であることがわかった。
柴田 猛順; 小倉 浩一
Proc. of 1996 Int. Conf. on Plasma Physics, 2(0), p.1854 - 1857, 1997/00
レーザー共鳴イオン化で生成したネオジムプラズマから2MHzの高周波電圧を回収電極に印加してイオンを引きだした。高周波電圧印加により従来の正負電圧印加に比べ電極への衝撃イオンエネルギーを上げずに、イオン回収時間を短くできることを示した。また簡易一次元モデルにより推定したイオン回収時間は測定値とよく一致した。本実験は実規模のレーザー同位体分離装置に比べ、イオン密度などが低いが、簡易一次元モデルにより、実規模の同位体分離装置でも高周波電圧印加により、回収時間を非常に短くできることがわかった。
柴田 猛順; 小倉 浩一
Journal of Nuclear Science and Technology, 33(11), p.834 - 839, 1996/11
被引用回数：6 パーセンタイル：50.14(Nuclear Science & Technology)レーザー共鳴イオン化で生成したネオジムプラズマから2MHzの高周波電圧を回収電極に印加してイオンを回収する実験を行った。高周波電圧印加により従来の正負電圧印加に比べ回収イオンのエネルギーを上げずにイオン回収時間を短くできることを示した。また、一定電圧印加時にイオン回収時間を予測できる簡易一次元モデルを高周波電圧印加時にも適用できるように改良した。改良モデル計算した高周波電圧印加時のイオン回収時間も実験結果と一致した。本実験は実規模のレーザー同位体分離装置に比べ、イオン密度などが低いが、一次元改良モデルを用いて実規模の同位体分離装置でも高周波電圧印加により、回収時間を非常に短くできることがわかった。
柴田 猛順; 小倉 浩一
Proc. of 5th Workshop on Separation Phenomena in Liquids and Gases, 0, p.254 - 262, 1996/00
レーザー共鳴イオン化で生成したネオジムプラズマから2MHzの高周波電圧を回収電極に印加してイオンを回収した。従来の正負電圧印加方式に比べ、高周波電圧印加によるイオン回収は、電極への回収イオンエネルギーが一定として、イオン回収時間を約1/5に短くできることを示した。また簡易一次モデルにより推定したイオン回収時間は測定値とよく一致した。簡易一次元モデルにより、実規模の同位体分離装置でも高周波電圧印加により回収時間を短くできることがわかった。
相島 幸則*; 池畑 隆*; 真瀬 寛*; 小倉 浩一; 柴田 猛順
JAERI-M 94-056, 11 Pages, 1994/03
レーザーの共鳴イオン化生成ネオジムプラズマから、電極に正負の電圧を印加してイオンを回収した。回収イオンのエネルギーを、負電極側に設けたゲート電極を用いた飛行時間法により、イオン回収の開始時から終了までの任意の時間で測定できるようにした。平行平板電極にV
(V)の電圧を印加した場合イオン回収の開始時から終了まで常にイオンのエネルギーがV(eV)になっていることが確認された。今後、本測定手法を細線電圧印加や高周波電圧印加等の効率的イオン回収時の回収イオンエネルギー測定に用いる予定である。
小倉 浩一; 柴田 猛順
Japanese Journal of Applied Physics, 33(1B), p.L131 - L134, 1994/01
被引用回数：8 パーセンタイル：47.53(Physics, Applied)平行平板電極間のガドリニウム原子をパルス色素レーザー光でイオン化し、これを平行平板電極に印加する静電場により負電極に回収した。このとき負電極に回収されるイオンのエネルギーを飛行時間法で測定した。平行平板電極にVo(V)の電圧を印加すると、初期プラズマ密度が高い場合、電位が正の電極電位と等しいプラズマが残り回収イオンエネルギーはVo(eV)となる。これに対し、初期プラズマ密度が低い場合は電極間の電位は変化せず、回収イオンエネルギーは1/2Vo(eV)となる。初期プラズマ密度を高密度領域から低密度領域に変化させると回収イオンエネルギーは連続的に変化した。変化のはじまる初期プラズマ密度は印加電圧Vo(V)に比例し、この値は簡単な一次元モデルでも容易に推定できることがわかった。
柴田 猛順; 小倉 浩一
JAERI-M 93-247, 17 Pages, 1993/12
レーザー共鳴イオン化で生成したガドリニウムプラズマからイオンを1.8MHzの高周波電圧を印加して回収する実験を行った。従来の正負電圧印加に比べ、高周波電圧印加により回収イオンのエネルギーを上げずにイオン回収時間を短くできることを示した。また正負電圧印加時のイオン回収時間を予測できるイオン回収簡易1次元モデルを高周波電圧印加時にも適用できるよう改良した。本モデルで計算した高周波電圧印加時のイオン回収時間も実験結果とほぼ一致した。
小倉 浩一; 蕪木 英雄; 柴田 猛順
Journal of Nuclear Science and Technology, 30(12), p.1248 - 1255, 1993/12
被引用回数：14 パーセンタイル：76.61(Nuclear Science & Technology)レーザー誘起プラズマからのイオン回収過程におけるプラズマ中のイオンの挙動について、二次元数値シミュレーションコードを作り計算を行った。電子密度分布はポルツマンの関係に従うとしてポアソン方程式を用いて電位分布を計算し、イオンの軌道を運動方程式を解いて求めた。この二次元数値シミュレーションで得られた結果を実験結果と比較したところ、本シミュレーションコードは実験結果を良く再現でき、レーザー誘起プラズマからのイオン回収過程におけるプラズマとイオンの挙動を予測できることがわかった。
小倉 浩一; 柴田 猛順
JAERI-M 93-099, 12 Pages, 1993/03
平行平板電極間のガドリニウム原子をパルスレーザー光でイオン化し、これを電極間に印加する静電場によりイオンを負電極に回収した。このとき負電極に回収されるイオンのエネルギーを飛行時間法で測定した。平行平板電極にV
(V)の電圧を印加すると、生成イオン密度が高い場合、プラズマが残り、そのポテンシャルは正電極電位と等しく回収イオンエネルギーはV(eV)となること、また、生成イオン密度が低い場合は電極間のポテンシャルは、イオン生成のない場合とほとんど同じで回収イオンエネルギーは1/2V(eV)であることが確かめられた。イオンのある場所のポテンシャルは高密度領域から低密度領域へ連続的に遷移し、その遷移点でのイオン密度は印加電圧V(V)に比例する。この値は簡単な一次元モデルでも容易に推定できることがわかった。
小倉 浩一; 蕪木 英雄; 柴田 猛順
JAERI-M 92-141, 21 Pages, 1992/09
レーザー誘起プラズマからのイオン回収過程におけるプラズマ中のイオンの挙動について、二次元数値シミュレーションコードを作り計算を行った。電子密度分布はボルツマンの関係に従うとしてポアソン方程式を用いて電位分布を計算し、イオンの軌道を運動方程式を解いて求めた。この二次元数値シミュレーションで得られた結果を実験結果と比較したところ、本シミュレーションコードは実験結果を良く再現でき、レーザー誘起プラズマからのイオン回収過程におけるプラズマとイオンの挙動を予測できることがわかった。
小倉 浩一; 有澤 孝; 柴田 猛順
Japanese Journal of Applied Physics, 31(5A), p.1485 - 1490, 1992/05
被引用回数：34 パーセンタイル：82.34(Physics, Applied)原子法レーザー同位体分離では、レーザー誘起プラズマから、イオンをできるだけ速く、低い電圧で回収することが求められている。このため、アース電位の2枚の回収電極間に正電位の細線電極を入れてイオン回収の改良を試みた。ファラデーカップによるイオン信号測定の結果、細線電極に正電圧を印加する方法は2枚の電極に正負電圧を印加する従来法に比べ、同一電圧印加では、短い回収時間でイオン回収ができること、また、一定の時間内にイオンを回収するには低い電圧でよいことを明らかにした。
小倉 浩一; 有澤 孝; 柴田 猛順
JAERI-M 91-222, 16 Pages, 1992/01
原子法レーザー同位体分離は、レーザー光で目的同位体のみを電離し、イオンを電極に回収するが脱離した電子とともに形成されるプラズマから目的同位体イオンを効率良く回収するにはイオンの挙動を明らかにする必要がある。平衡平板の回収電極間のガドリニウム原子ビームをレーザー光により共鳴イオン化しプラズマからのイオン回収におけるイオンの挙動を、多チャンネルのファラデーカップを用いて調べた。その結果、イオン回収機構は次のとおりであることを実験的に明らかにした。生成プラズマの電位は正電極よりすこし高く、プラズマは、原子ビームとともに上方に移動する。プラズマはボーム速度で膨張する。負電極に空間電荷で決まるイオン電流が流れプラズマは収縮する。プラズマ境界面はボーム速度での膨張と空間電荷制限電流による収縮の大小により、時間的に変化する。
