クライオ陽極イオン源によるパルスイオン源の動作機構の解明

パルスイオンビーム発生用強力イオン源の動作機構を明らかにするため、主としてクライオ陽極イオン源を用いて、種々の計測を実施した。1.パルスイオン源ダイオード内のプラズマや中性粒子の時間並びに空間的分布を調べるために、共鳴レーザ光を利用する光干渉測定を実施した。窒素レーザー励起の色素レーザー干渉計に改良を加えて測定した結果、ダイオード電圧印加直後の早い中性粒子密度の電極近くでの成長と、その後の時間帯におけるプラズマ密度の増大を定性的に確認することができた。より定量的な測定のために、3波長のレーザー誘起蛍光分析法を提案し、次期計画の準備を行った。2.温度が80K以上の陽極を用いるパルスイオン源の最適動作条件などを明らかにするため、種々のイオン源物質や陽極基板温度、ならびにダイオード周辺圧力のもとで、ビーム発生を行った。主なねらいは、プロトン系強力イオンビーム発生に液体窒素冷却以上の陽極温度で使用できる最適陽極物質や最適運転条件を調べることであり、ダイオード電圧が300kv前後ではアンモニアや塩化ビニルが他の物質より優れていることがわかった。とくに重水素同志の衝突による核融合中性子発生の目的には、重アンモニアの使用が望ましいが、装置の運転と停止の繰返しが頻繁な場合には、真空ポンプ油の排気アンニモアガスによる劣化を回避する方法が重要となることが明らかになった。3.ダイオード電圧を印加してからビーム発生が起こるまでの時間遅れを短くするために、ダイオード電圧の印加直前に予備放電により陽極プラズマを生成する方法を試み、ビーム発生の高エネルギー化、高効率化をはかった。4.以上のほか、パルスイオン源に応用するためのパルス繰返し紫外レーザーの開発と、高輝度収束形クライオ・イオン源の稼動も実施した。

パルスイオンビーム発生用強力イオン源の動作機構を明らかにするため、主としてクライオ陽極イオン源を用いて、種々の計測を実施した。1.パルスイオン源ダイオード内のプラズマや中性粒子の時間並びに空間的分布を調べるために、共鳴レーザ光を利用する光干渉測定を実施した。窒素レーザー励起の色素レーザー干渉計に改良を加えて測定した結果、ダイオード電圧印加直後の早い中性粒子密度の電極近くでの成長と、その後の時間帯におけるプラズマ密度の増大を定性的に確認することができた。より定量的な測定のために、3波長のレーザー誘起蛍光分析法を提案し、次期計画の準備を行った。2.温度が80K以上の陽極を用いるパルスイオン源の最適動作条件などを明らかにするため、種々のイオン源物質や陽極基板温度、ならびにダイオード周辺圧力のもとで、ビーム発生を行った。主なねらいは、プロトン系強力イオンビーム発生に液体窒素冷却以上の陽極温度で使用できる最適陽極物質や最適運転条件を調べることであり、ダイオード電圧が300kv前後ではアンモニアや塩化ビニルが他の物質より優れていることがわかった。とくに重水素同志の衝突による核融合中性子発生の目的には、重アンモニアの使用が望ましいが、装置の運転と停止の繰返しが頻繁な場合には、真空ポンプ油の排気アンニモアガスによる劣化を回避する方法が重要となることが明らかになった。3.ダイオード電圧を印加してからビーム発生が起こるまでの時間遅れを短くするために、ダイオード電圧の印加直前に予備放電により陽極プラズマを生成する方法を試み、ビーム発生の高エネルギー化、高効率化をはかった。4.以上のほか、パルスイオン源に応用するためのパルス繰返し紫外レーザーの開発と、高輝度収束形クライオ・イオン源の稼動も実施した。