レーザー光脱離法を用いたC_S-H_2放電中のH^-密度計測

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水素負イオン源中にCsを混入した場合の水素負イオン密度の増加量と空間分布を,Nd-YAGレーザー,およびAr^+レーザーを照射した際の光脱離信号を測定することにより求めた.研究の結果,1.Cs導入時には光脱離信号がCsを導入しない場合のほぼ2倍になる,2.Csを導入しない場合に引き出し電極方向に向けて減少する負イオン密度が,少量のCsを導入することによって平坦となる,などの実験結果を得た.特にCs導入により負イオン密度分布が平坦になる特性は,引き出し電極表面,もしくはその近傍での負イオン生成の存在を示唆するもので,Cs導入による水素負イオンの増加の原因が,低仕事関数表面での直接的な負イオン生成であるかどうかの最終判断を下す上での材料となり得る.Bacalらによって開発された,ラングミュアプローブを用いた測定方法では,プローブにレーザーが直接照射されるため,プローブに付着物がある場合,3.吸着物がレーザー照射によってプローブ表面から放出され,見かけの脱離信号が現れる,4.見かけの信号はCsが水素放電中に多量に存在する場合,測定信号よりも大きくなり実質的に負イオン密度の計測が不可能となる,などのことがらも今回の研究により分かった.そこで,プローブをレーザー照射域外におき,光脱離信号を測定する方法についても検討を行った.特に表面の汚染に対して最も安定と考えられる,オリフィスプローブを用いて実験を行った結果,5.オリフィスプローブを用いても,ラングミュアプローブとほぼ同様の光脱離信号が得られることが分かった.今後はラングミュアプローブにCsが吸着せぬよう,プローブを加熱して磁気フィルター領域中の詳細な水素負イオン密度分布の測定を行い,今回のデータと併せてプラズマ電極表面での水素負イオンの直接生成に関する決定的実験データとする予定である.