低周波数共鳴による多価イオン生成の高効率化

通过低频共振产生高效率的多电荷离子

• 批准号: 22K18275
• 负责人: 加藤 裕史
• 金额: $ 16.14万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-06-30 至 2027-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K18275/
• 关键词: ECRIS; 多価イオン; ICR; LHR; 低周波数RF電磁波; RF

本課題では電子サイクロトロン共鳴(ECR)多価イオン源(ECRIS)において，従来の常套手段であるマイクロ波高周波数化と磁場強度増大に基づく改良での多価イオン高収量化と異なり，遮断密度制約がない低周波数電磁波共鳴によって多価イオン高収量化を図り，その機構等を解明して各種実機への適用を目指している．具体的にはGHz帯マイクロ波によるECRISへ，より低周波数RF電磁波を導入してイオンサイクロトロン共鳴(ICR)及び低域混成周波数共鳴(LHR)を引き起こし，ECRによって生じたポテンシャル・ウェル緩和や軽Zイオンの選択的な加熱により多価イオン種クーリング助長等による多価イオン生成の効率化を図る． ICRやLHRを発生させる為の低周波数RF電磁波は真空窓等を経て高真空中に導入したアンテナから給電して導入する．アンテナは水冷と絶縁が欠かせなく，かつ既存のECRISプラズマ生成に甚大な影響を回避する必要ある．従ってICRとLHRの場合それぞれで予備的実験を含めて形状等の最適を図る必要がある．そしてこれらの最適化されたアンテナを負荷として，それぞれの低周波数RF電源において，最適化された整合器等の仕様が決まる．本研究では20kHz~1MHzにおけるICR実験から行い，イオンビーム及びプラズマ計測し，その効果を確認した後にLHR実験へ移行する手順としている．それぞれにおいて試作したアンテナを作製して，ECRIS実機に設置して既存のECRISプラズマ生成やイオンビーム生成への影響や既存電源を用いたRF導入して実験的に確かめたのちに，最適化された本実験用アンテナを製作して，併せて最適化されたRF電源と整合器を製作して本実験を行い，ECRISにおける多価イオン生成の高効率化における新たな低周波数電磁波共鳴効果をイオンビーム価数分布，エミッタンス，プララズマパラメータ計測等で検証する．

This topic is to clarify the application of various mechanisms such as electron resonance (ECR) multi-frequency source (ECRIS), conventional means of increasing frequency of electromagnetic waves, increasing magnetic field strength, improving multi-frequency of electromagnetic waves, and blocking density constraints. Specifically, the introduction of low-frequency RF electromagnetic waves in GHz band, such as ICR and LHR, causes ECR to generate multi-frequency electromagnetic waves, and reduces the efficiency of multi-frequency electromagnetic waves generation. ICR and LHR are low frequency RF electromagnetic waves generated in vacuum and introduced into high vacuum. It is necessary to avoid the influence of existing ECRIS. ICR and LHR are the most suitable conditions for preparation. The optimization of the low frequency RF power supply is carried out by optimizing the load distribution of the integrator. In this study, ICR measurements were performed from 20kHz to 1MHz, and the results were confirmed. ECRIS implementation settings are optimized for use in the production of RF power integrators, while ECRIS implementation settings are optimized for use in the production of RF power integrators. ECRIS is a new low frequency electromagnetic wave resonance effect, which is generated by high efficiency of multi-frequency electromagnetic wave generation.

项目成果

Cutoff limitation of left-hand polarization wave and candidates for further enhanced producing multicharged ions on ECRIS

ECRIS 上左手偏振波的截止限制和进一步增强产生多电荷离子的候选方案

• DOI: 10.1088/1742-6596/2244/1/012001
• 发表时间: 2022
• 期刊: IOP Publishing, Journal of Physics: Conference Series
• 作者: Y. Kato;W. Kubo;S. Harisaki;M. Anan;K. Tsuda;K. Sato;I. Owada and T. Maenaka
• 通讯作者: I. Owada and T. Maenaka

Low Z gas mixing effects of Ar and Xe multicharged ions in electron cyclotron resonance ion source

电子回旋共振离子源中Ar和Xe多电荷离子的低Z气体混合效应

• DOI: 10.1088/1742-6596/2244/1/012019
• 发表时间: 2022
• 期刊: IOP Publishing, Journal of Physics: Conference Series
• 作者: K. Tsuda;W. Kubo;S. Harisaki;M. Anan;K. Sato;I. Owada T. Maenaka and Y. Kato
• 通讯作者: I. Owada T. Maenaka and Y. Kato

Low-voltage extraction characteristics of ion beams and space potential measurements on ECRIS

ECRIS 上离子束的低压提取特性和空间电位测量

• DOI: 10.1088/1742-6596/2244/1/012097
• 发表时间: 2022
• 期刊: IOP Publishing, Journal of Physics: Conference Series
• 作者: I. Owada;W. Kubo;S. Harisaki;K. Tsuda;K. Sato;M. Anan;T. Maenaka and Y. Kato
• 通讯作者: T. Maenaka and Y. Kato

Optimized deceleration characteristics of multicharged ion beams from electron cyclotron resonance ion source

电子回旋共振离子源多电荷离子束减速特性优化

• DOI: 10.1088/1742-6596/2244/1/012098
• 发表时间: 2022
• 期刊: IOP Publishing, Journal of Physics: Conference Series
• 作者: K. Sato;S. Harisaki;W. Kubo;I. Owada;K. Tsuda;M. Anan;T. Maenaka and Y. Kato
• 通讯作者: T. Maenaka and Y. Kato