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論文

プラズマ電極材質の違いがH$$^{-}$$表面生成に与える影響

清水 崇司; 和田 元*; 渡邊 和弘; 花田 磨砂也; 柏木 美恵子; 伊賀 尚*; 井上 多加志; 森下 卓俊; 雨宮 亨*; 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.25 - 28, 2001/11

体積生成型負イオン源に少量のCsを添加すると、負イオン生成効率が3-5倍に増加することが知られている。そのため、核融合炉用などの大電流負イオン源として体積生成方式のセシウム添加型負イオン源が用いられている。Cs添加による負イオン生成の促進効果は、プラズマに直接面するプラズマ電極(PG)表面の仕事関数がCs吸着により下がることによって、表面生成効率が増加するためであると考えられている。セシウムが付着した場合のPG電極の仕事関数は電極材質によって異なるため、表面生成される水素負イオン量も電極材質によって違いがあることが予想される。本研究では、電極材質の違いが負イオン生成効率へ与える影響を調べるために、PG電極の材質(金,モリブデン等)を変えて、生成される負イオン電流値の比較を行った。その結果、Au,MoにそれぞれCsを添加した場合、負イオン電流値はCs/AuがCs/Moより1.5倍ほど高い値が得られ、電極材質の違いで負イオン生成量が大きく変化することが確認できた。

論文

Ions in carbon dioxide at an atmospheric pressure, II; Effect of CO and O$$_{2}$$ addition

池添 康正; 小貫 薫; 清水 三郎; 中島 隼人; 佐藤 章一; 松岡 伸吾*

Radiation Physics and Chemistry, 26(4), p.445 - 449, 1985/00

COとO$$_{2}$$を添加した大気圧炭酸ガス中でのイオン生成及び後続反応を時間分解型大気圧イオン化質量分析計で観測した。比較的安定なイオンとして、(44xn)$$^{+}$$(n≧2)なるクラスターイオンが見出された。このイオンは(CO$$_{2}$$)$$_{n}$$$$^{+}$$とは異なった反応性を持っており、かりに(O$$_{2}$$(CO)$$_{2}$$)$$^{+}$$(CO$$_{2}$$)$$_{n}$$$$_{-}$$$$_{2}$$の形式で表現された。このイオン種を含むイオン反応のメカニズムを提案した。このイオン反応のメカニズムは炭酸ガスの放射線分解においても作用していると考えられる。

論文

負イオン源の現状と開発

峰原 英介

加速器科学, 1(2), p.3 - 20, 1984/00

加速器用負イオン源は元来タンデム型静電加速器の為に開発が進められた。この発展の結果、最近ではシンクロトロン等にも使用される様になって来ているが、まだ一般的ではない。この報告では、少数の例外を除いてタンデム加速器の負イオン源の現状と将来について紹介し、議論される。現在、実際に使用されているイオン源は直接引出しデュオプラズマトロン型、ハイニッキィ・ペニング・イオン・ゲージ型、荷電交換型、スパッタ型及びラム・シフト型偏極イオン源である。これら以外に開発中の新しい負イオン源や種々の困難の為に開発を中止した負イオン源が存在する。本報告ではこれらの負イオン源の物理的構造、負イオン生成機構、特性等について、又、使用される負イオン生成材料の種類性質、これらから作られる負イオンの電子親和力等について説明し、議論する。この負イオン生成技術の現状と合わせて将来に残された諸問題についても議論される。

報告書

Prototype Inverted Sputter Source for Negative Heavy Ions

峰原 英介; 小林 千明; 菊池 士郎

JAERI-M 7303, 12 Pages, 1977/10

JAERI-M-7303.pdf:0.71MB

タングステン線及び円板から成るアイオナイザーを通して負重イオンを引き出すスパッタ・イオン源を製作し、試験を行った。このアイオナイザーから構成されるアルカリ金属表面電離ガンを詳しく記述する。又、このガンとこのガンを用いたスパッタ負重イオン源の性能を報告する。3つのアルカリ金属、ナトリウム、カリウム、セシウムがこのガンで試みられ、1-2mAのカリウム・ビーム電流がマグネットの入口で得られている。負重イオノを引き出す為に試みられた、スパッタ物質とガスは炭素、銅、アルミニウム、モリブデン、酸素及び空気である。炭素と空気の場合、次の分析電流値が得られている。C$$^{-}$$について、2-5-$$mu$$A(ファラディ・カップ)、4.6-11$$mu$$A(出口スリット)、2C$$^{-}$$について3-5$$mu$$A(ファラディ・カップ)、6.8-11$$mu$$A(出口スリット)、、O$$^{-}$$について11-15$$mu$$A(ファラディ・カップ)、25-34$$mu$$A(出口スリット)。入口において全ビーム竃流値は200-400$$mu$$Aである。

口頭

JT-60負イオン源でのビーム一様性改善に向けた磁場構造最適化

吉田 雅史; 花田 磨砂也; 小島 有志; 柏木 美恵子; 秋野 昇; 遠藤 安栄; 小又 将夫; 藻垣 和彦; 根本 修司; 大関 正弘; et al.

no journal, , 

JT-60SAのプラズマ加熱・電流駆動装置で利用する世界最大の負イオン源では、22Aの大電流負イオンビームを100秒間生成することが求められている。そのためには、45cm$$times$$110cmのビーム引出面積から生成させる負イオンビームの空間一様性を改善する必要がある。そこで、負イオンビームの素となるプラズマをより一様にするため、従来の横磁場構造からテント型磁場構造を基にした新たな磁場構造に改良した。これにより、全プラズマ電極に対する一様な領域は、従来の磁場構造において45%であったものを、60%にまで改善した。さらに、その一様な領域からJT-60SAにて要求される22Aのビーム生成に成功した。

口頭

JT-60SA用負イオン源に向けた高密度負イオンビームの長時間生成

小島 有志; 花田 磨砂也; 吉田 雅史; 柏木 美恵子; 戸張 博之; 梅田 尚孝; 渡邊 和弘; NB加熱開発グループ

no journal, , 

JT-60SA用負イオン源に向けては、22Aの大電流負イオンを100秒間生成することが大きな課題である。負イオンを長時間効率よく生成するためには、これまでの研究の結果、セシウム原子層が形成されることで負イオン生成が促進されるプラズマ電極の温度を、200$$^{circ}$$C程度の高温に維持する必要があることが分かっている。そこで、1気圧で高沸点を有するフッ素系冷媒をプラズマ電極内に循環させて温度を制御する手法を開発し、目標の電流密度(120-130A/m$$^{2}$$)を100秒間維持する原理実証に成功した。その結果を基に、全引出領域において電極温度を制御する実機プラズマ電極を製作し、試験を開始した。初期結果として、原理実証用電極と同様の制御時定数が得られ、目標値の22Aの負イオン生成のパルス幅を10秒間まで伸長し、今回開発した電極の性能に問題が無いことが確認できた。今後、さらにパルス幅を伸長し、100秒間を目指す。

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