高粒子束準安定励起ヘリウム原子ビーム源の開発

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近年、大型磁場閉じ込め装置における周辺プラズマ計測として、従来のプローブ計測に替わるビーム分光法を用いた計測法が研究されている。この計測手法では、原子状ヘリウムジェットを周辺プラズマ部に入射し、HeIの分光計測から電子温度密度測定を行う手法であり、そのために100eV程度のエネルギーを有したヘリウム粒子ビームを効率よく生成でき、かつ高粒子束のビーム源が求められている。本研究の目的は、この高粒子束ヘリウム中性粒子源の開発を行うことである。昨年実施したホール加速機構を利用したイオン源では、ヘリウムガスでの放電が不安定であり、また定常運転を行う際にフィラメントの損耗や不純物の混入が問題となることがわかった。そこで、本年度は定常運転を目指した高周波放電でのイオン源の開発を実施した。高周波放電を利用することによりビーム電圧の制御性を向上させることが出来る利点がある。高周波源として変換効率の高いFETを用いたインバータ方式を採用し、誘導結合型ヘリウム放電実験を行った。あわせてアルゴンや水素放電との比較も行ったが、1〜3Pa程度の低ガス圧条件下で水素に比べ高い生成効率で電子密度が10^<18>m^<-3>を越える準定常放電を行うことが出来た。分光計測、プローブ計測、カロリメータ計測を実施し、高周波ヘリウムイオン源の特性評価を行った。準安定励起He原子フラックスの絶対評価を行うには至らなかったが、昨年度実施した2段放電方式と組合せることでビームエネルギー可変のイオン源が実現可能となった。