JP2002197987A - 負イオン源 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 大電流ビームの引き出しを可能にすると共
に、安定した動作と高い信頼性を有するイオン源を提供
する。 【解決手段】 放電プラズマを生成する放電容器と、こ
の放電容器の壁面に配設されたフィラメントと、放電容
器内に放電プラズマを生成させるためのアーク放電電源
と、放電容器の外壁に、その壁面に垂直な方向に着磁さ
れ且つ互いに平行に配置され、隣り合う磁極が異なるよ
うに配設された複数の磁石列と、放電容器を閉塞するよ
うに設けられ、放電容器内の放電プラズマから負イオン
を引き出す引き出し電極と、放電容器と引き出し電極の
間の領域に、放電プラズマ中の電子を捕捉する磁気フィ
ルターを形成する手段を有する負イオン源において、放
電容器を互いに離隔された複数の放電容器によって構成
し、且つ、磁気フィルターを複数の放電容器が共有する
単一の磁気フィルターにより構成することによって、各
放電容器において安定に大電力放電を行い、大面積且つ
大電流ビームの引き出しを可能とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、負イオンビームを
発生する負イオン源に関する。

【０００２】

【従来の技術】イオン源のうち数１０Ａを越えるイオン
ビームを発生させる大電流イオン源は、プラズマ加熱に
高エネルギーの原子ビームを必要とする核融合炉におい
て、中性粒子入射装置（ＮＢＩ：Neutral Beam Injec
tor）のイオン源として用いられてきている。このＮＢ
Ｉでは、正又は負のイオンビームを発生させるイオン源
が用いられるが、近年、１００ｋｅＶを超える高エネル
ギー領域において負イオンの中性ビームへの変換効率が
良好である点から、負イオン源が注目されるようになっ
てきている。

【０００３】このような負イオン源の従来技術につい
て、図１５及び図１６を参照して説明する。なお、図１
５は従来の負イオン源を正面から見た時の断面図であ
り、図１６は斜めから見た時の断面図である。図におい
て、放電プラズマをその内部に形成する放電容器１は、
上板２と４側面を形成する側壁３とを有し、底面に開口
を有する方形の箱状容器であって、その底面開口は側壁
３に絶縁材１９を介して取り付けられた第１の電極４で
閉塞されている。この第１の電極４は放電プラズマから
負イオンを引き出すものであり、この第１の電極４に
は、負イオンの引き出し孔である多数の貫通孔５が設け
られている。さらに、第１の電極４の外側には第２、第
３の電極６、７がそれぞれ絶縁材１９を介して離隔して
配置され、第２、第３の電極６、７にも多数の貫通孔
８、９が前記第１の電極４の貫通孔５に対応する位置に
形成されている。

【０００４】そして、前記第１の電極４と第２の電極６
の間には、放電容器１内の放電プラズマからＨ^-を引き
出して加速するために、第１の電極４に、第２の電極６
に対して負の電位を印加するための引き出し電源２１が
接続され、また、放電プラズマから引き出されたＨ^-を
所定のエネルギーに加速するために、第２の電極６に、
第３の電極７に対して負の電位を印加するための加速電
源２２が接続されている。

【０００５】また、放電容器１の上板２及び側壁３の内
面近傍には、陽極を上板２及び側壁３とするようにして
陰極を形成するフィラメント１０が絶縁碍子２０を介し
て配設されている。このフィラメント１０は、例えばタ
ングステンを素材とするヘアピン形状をしており、図１
６に示すように、その両端にはフィラメント電源２３が
接続され、また、フィラメント１０の片端と側壁３に
は、フィラメント１０が陰極、側壁３が陽極となるよう
にアーク放電電源２４が接続されている。

【０００６】また、図１５に示すように、長辺側の側壁
３ａには、放電容器１内に放電ガスを導入するガス導入
口１１と、同じく放電容器１内にアルカリ金属蒸気を導
入するアルカリ金属蒸気導入口１８が取り付けられてい
る。また、上板２の外面には複数の角棒状の磁石１２が
互いに平行となるように配設されている。なお、上記磁
石１２は、上板２の外面に直角な方向に着磁され、隣接
する磁石１２同士が異なる極性となるように配設されて
いる。

【０００７】さらに、側壁３の外面にも複数の角棒状の
磁石１３が水平方向にそれぞれ平行となるように、また
同様に側壁３の外面に直角な方向に着磁され、隣接する
ものが交互に異なる極性となるように配設されている。
なお、図１６に示したように、短辺側の側壁３ｂに配設
された磁石１３は、その中央部において極性が反転する
永久磁石であり、それぞれ長辺側の側壁３ａ上に配設さ
れた磁石１３の各列と同一面上に配設されている。

【０００８】さらに、長辺側の側壁３ａの下部の外面に
は、この外面に直角な方向で且つ隣接する磁石１３と同
じ方向に着磁されたフィルタ磁石１４ａ、１４ｂが設け
られている。このフィルタ磁石１４ａ、１４ｂは、磁石
１３よりも残留磁束密度の大きい磁石であって、対向す
る長辺側の側壁３ａで異なる磁極が対向するように配設
されている。

【０００９】なお、図中１５ａは、放電プラズマ閉じ込
め磁界を形成する磁石１２、１３のつくる磁力線、１５
ｂはフィルタ磁石１４ａ、１４ｂのつくる磁力線であ
り、フィルタ磁石１４ａ、１４ｂによる放電容器１を横
切る磁界によって磁気フィルタが形成される。この磁気
フィルタによって、放電容器１内は上板２側に第一室１
６、第１の電極４側に第二室１７が区画される。

【００１０】このように構成された負イオン源において
は、いわゆる体積生成法と呼ばれる方法によって負水素
イオン（以下、Ｈ^-と記す）が生成される。このＨ^-は、
以下に示す２段階の原子反応から生成されるとされてい
る。

【化１】

【００１１】上記（１）式で示されるように、水素ガス
分子が数１０〜１００ｅＶの高温電子との衝突によって
高振動レベルに励起され、（２）式で示されるように、
さらにそれに引き続く１ｅＶ以下の低温電子が解離的に
付着することによって、Ｈ^-が生成される。

【００１２】さらに、大電流の負イオンビームを負イオ
ン源から発生させるために、上記の反応に加え、放電容
器内にアルカリ金属の蒸気を導入する表面生成法と呼ば
れる方法を併用する。このように放電容器に導入された
アルカリ金属蒸気は、第１の電極の表面に付着して、電
極表面の仕事関数を下げる働きをすると言われている。
その結果、放電プラズマ中で生成される正水素イオンや
中性水素原子等が第１の電極と衝突して第１の電極から
電子を受け取り、Ｈ^-が生成されるのである。

【００１３】続いて、上記のような構成を有する従来の
負イオン源の動作について説明する。すなわち、図示し
ない真空排気装置によって真空に排気した放電容器１
に、図示しないアルカリ金属オーブンで加熱・蒸気化し
たアルカリ金属をアルカリ金属蒸気導入口１８から供給
しておいた状態で、図示しないガス源からガス導入口１
１を通して水素ガスを供給する。そして、フィラメント
電源２３によってフィラメント１０に通電・加熱した状
態で、アーク放電電源２４によってフィラメント１０を
陰極、上板２および側壁３を陽極とする直流アーク放電
を発生させ、この放電によって放電容器１の第一室１６
内に放電プラズマを生成すると共に、磁石１２及び磁石
１３によって作られる磁場によって、この放電プラズマ
を放電容器１内に閉じ込める。その後、生成された放電
プラズマは、第二室１７の方向に拡散する。

【００１４】この放電プラズマが磁気フィルタを横切っ
て通過する際、プラズマ中の電子は磁界中のラーマ半径
が小さいために磁気フィルタに捕捉され、放電容器１内
に存在する水素ガス等と衝突しながらエネルギーを失
い、第二室１７に到達する過程で低温の電子になる。一
方、水素イオンの磁界中でのラーマ半径は磁気フィルタ
の厚みに対して大きいため、水素イオンは磁気フィルタ
を通り抜けることができ、そのまま第二室１７に移動す
ることができる。

【００１５】すなわち、このようにして、第一室１６に
は水素分子の励起に適した電子エネルギー分布を持つ高
温プラズマが生成され、第二室１７には励起水素分子の
解離性付着反応を起こすのに適した電子エネルギー分布
を持つ低温プラズマが生成される。そして、第一室１６
において高エネルギー電子との衝突によって生成された
振動励起水素分子が、第二室１７で低温電子との衝突に
よって解離性付着反応を起こし、Ｈ^-が形成される。ま
た、放電容器に導入されたアルカリ金属蒸気は、第１の
電極４に付着して電極表面の仕事関数を下げているた
め、放電プラズマ中の正水素イオンや中性水素原子等が
第１の電極と衝突した際にもＨ^-が生成される。

【００１６】このようにして第二室１７に生成されたＨ
^-は、引き出し電源２１の作る電界によって第１の電極
４の貫通孔５から引き出されて第２の電極６に到達した
後、貫通孔８を通り、さらに加速電源２２の作る電界に
より加速されて第３の電極７の貫通孔９を通ってビーム
として引き出される。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような構成を有する従来の負イオン源においては、以下
に述べるような問題点があった。すなわち、今日一般的
な縦横比の大きい直方体形状の放電容器において、上記
のような方法により数１００ｋＷを超えるような大電力
放電を行う場合、放電プラズマが放電容器内に空間的に
均一には生成されず、結果として各フィラメント１０が
担うアーク放電電流には著しい偏りが生じることが知ら
れている。

【００１８】これらは、フィラメント１０から放出され
る熱電子や生成された放電プラズマが、放電容器１に設
置された永久磁石の作る磁場成分によって特定の方向に
ドリフトすること、あるいは何らかの要因によって発生
した初期の不均一なアーク放電が、隣接するフィラメン
トの熱電子の放出を促進する結果、伝播してゆく現象と
考えられている。

【００１９】このような不均一が発生した場合、投入放
電電力の多くの部分がアーク放電電流が集中する部分で
消費され、その部分のフィラメントでは過熱によって熱
電子放出が促進され、それがさらにアーク放電電流の集
中を誘起するため、フィラメントの断線や、場合によっ
ては放電容器１の壁面の損傷及び溶融を引き起こすこと
もある。このような例は、Review of Scientific Instr
uments 67(3),1996に示されている。

【００２０】このようなアーク放電電流の不均一性を解
決する手段としては、放電容器１に設置されたフィラメ
ント１０を複数のグループに分けて、各放電回路に抵抗
を配置し、各放電回路毎にアーク放電電流がほぼ等しい
値となるように抵抗値を調整する方法が採用されるのが
一般的である。

【００２１】しかしながら、このような抵抗値を調整す
る方法を適用することによって、アーク放電電流の不均
一性の改善効果は確かに認められるものの、その効果は
顕著なものではなく、放電ガス圧力や投入放電電力の大
きさによって、不均一性の度合いは変化していた。ま
た、ある放電回路の抵抗値を調整することによって、隣
接する他の複数の放電回路に影響が及ぶため、アーク放
電電流値を一定の値に調整することは非常に困難であっ
た。さらに、一般に、イオン源への投入放電電力が大き
くなるにつれてアーク放電電流の不均一性が増大するた
め、大電力のアーク放電自体が困難となり、大電流のイ
オンビームの引き出しが不可能となってしまうという問
題もあった。

【００２２】本発明は、上述したような従来技術の問題
点を解決するために提案されたものであり、その目的
は、大電流のイオンビームの引き出しを可能にすると共
に、安定した動作と高い信頼性を有する負イオン源を提
供することにある。

【００２３】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明は、内部に導入された放電ガ
スを放電させて放電プラズマを生成する放電容器と、前
記放電容器の壁面に配設されたフィラメントと、前記放
電容器内に放電プラズマを生成させるためのアーク放電
電源と、前記放電容器の外壁に、その壁面に垂直な方向
に着磁され、且つ互いに平行に配置され、隣り合う磁極
が異なるように配設された複数の磁石列と、前記放電容
器を閉塞するように設けられ、前記放電容器内の放電プ
ラズマから負イオンを引き出す引き出し電極と、前記放
電容器と前記引き出し電極の間の領域に、放電プラズマ
中の電子を捕捉する磁気フィルターを形成する手段を有
する負イオン源において、前記放電容器が、互いに離隔
された複数の放電容器によって構成され、且つ、前記磁
気フィルターが、前記複数の放電容器が共有する位置に
配置される単一の磁気フィルターにより構成されている
ことを特徴とするものである。

【００２４】このような構成を有する請求項１に記載の
発明によれば、放電容器が離隔した異なる複数の放電容
器によって構成されているため、フィラメントから放出
される熱電子や生成された放電プラズマが放電容器に設
置された永久磁石の作る磁場成分によって特定の方向に
ドリフトしたり、あるいは初期の不均一なアーク放電が
隣接するフィラメントの熱電子放出を促進する結果、伝
播してゆく現象が起こったとしても、不均一性の原因と
考えられるフィラメントからの熱電子及び生成プラズマ
のドリフトや不均一性の伝播が、離隔した各放電容器内
部の領域に限定されるため、発生する不均一性の度合い
を大幅に低減することができる。

【００２５】また、磁気フィルターが単一の磁気フィル
ターにより構成されているため、離隔した各放電容器内
部で生成された複数のプラズマが磁気フィルター部に拡
散する過程で結合して大面積の均一なプラズマになるた
め、各放電容器において大電力放電による高密度のプラ
ズマ生成を行うことができる。

【００２６】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の負イオン源において、前記複数の放電容器が、その中
心軸を前記引き出し電極に垂直な線に対して所定の角度
だけ外方に傾けて配設されていることを特徴とする。こ
のような構成を有する請求項２に記載の発明によれば、
各放電容器の開口部の面積を小さくすることなく、放電
容器相互の離隔した部分の空間が大きく取れるため、磁
石の組み立てが容易になると共に、大電流ビームの引き
出しが可能となる。

【００２７】請求項３に記載の発明は、請求項１又は請
求項２に記載の負イオン源において、前記複数の放電容
器が、角錐台形状とされていることを特徴とする。この
ような構成を有する請求項３に記載の発明によれば、請
求項２に記載の発明と同様に、各放電容器の開口部の面
積を小さくすることなく、放電容器相互の離隔した部分
の空間が大きく取れるため、磁石の組み立てが容易にな
ると共に、大電流ビームの引き出しが可能となる。

【００２８】請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請
求項３のいずれか一に記載の負イオン源において、前記
複数の放電容器には、それらの放電容器が共有する側壁
部分が設けられ、各放電容器の外壁に配設された磁石列
のうち、前記磁気フィルターに最も近い磁石列あるいは
その磁石列を含む複数の磁石列が、それぞれ単一の磁石
によって構成され、この単一の磁石によって構成された
磁石列が、前記複数の放電容器が共有する側壁部分に配
設されていることを特徴とする。このような構成を有す
る請求項４に記載の発明によれば、異なる複数の放電容
器のカスプ閉じ込め磁場と単一の磁気フィルターとの磁
力線のつながりの不整合が抑えられ、負イオンビーム生
成の効率を高めることが可能となる。

【００２９】請求項５に記載の発明は、請求項１乃至請
求項４のいずれか一に記載の負イオン源において、前記
磁気フィルターを形成する手段が、前記複数の放電容器
と前記引き出し電極の間の領域に設けられたフランジの
外側に、対向する磁極の極性が互いに異なるように配設
された一対の永久磁石であることを特徴とする。

【００３０】また、請求項６に記載の発明は、請求項１
乃至請求項４のいずれか一に記載の負イオン源におい
て、前記磁気フィルターを形成する手段が、前記複数の
放電容器と前記引き出し電極の間の領域に設けられたフ
ランジの外側に、対向する磁極の極性が互いに異なるよ
うに配設された一対の永久磁石と、前記一対の永久磁石
と略同一平面内の放電容器内の空間に設けられ、その磁
極の極性が、対向する前記一対の永久磁石の磁極の極性
と互いに異なるように配設された第２の磁石列とからな
ることを特徴とする。

【００３１】このような構成を有する請求項５又は請求
項６に記載の発明によれば、磁気フィルターを放電容器
と引き出し電極の間の領域に局在化させることができる
ため、アーク放電の不均一が抑制され、大電力放電を行
うことが可能となり、大電流ビームを引き出すことがで
きる。

【００３２】請求項７に記載の発明は、請求項１乃至請
求項６のいずれか一に記載の負イオン源において、前記
フィラメントが、前記複数の放電容器の隣り合う外壁に
も配設されていることを特徴とする。このような構成を
有する請求項７に記載の発明によれば、離隔した放電容
器の壁面付近でのプラズマ生成量を大きくできるため、
この領域でのプラズマ密度の減少分が補われ、大面積で
均一な強度のイオンビームを引き出すことが可能とな
る。

【００３３】請求項８に記載の発明は、請求項１乃至請
求項６のいずれか一に記載の負イオン源において、前記
複数の放電容器に設置されるフィラメントの単位面積当
たりの設置本数が、複数の放電容器の隣り合う外壁部に
近接した領域において、他の部分よりも多くなっている
ことを特徴とする。このような構成を有する請求項８に
記載の発明によれば、請求項７に記載の発明と同様に、
離隔した放電容器の壁面付近でのプラズマ生成量を大き
くできるため、この領域でのプラズマ密度の減少分が補
われ、大面積で均一な強度のイオンビームを引き出すこ
とが可能となる。

【００３４】請求項９に記載の発明は、請求項１乃至請
求項８のいずれか一に記載の負イオン源において、前記
アーク放電電源が、単一の電源から構成されていること
を特徴とする。このような構成を有する請求項９に記載
の発明によれば、複数の放電容器におけるプラズマ生成
を単一の電源によって行えるため、電源構成を簡略にで
き、電源動作の信頼性を高めることができる。

【００３５】請求項１０に記載の発明は、請求項１乃至
請求項８のいずれか一に記載の負イオン源において、前
記アーク放電電源が、前記複数の放電容器のそれぞれに
対応した複数の電源から構成されていることを特徴とす
る。このような構成を有する請求項１０に記載の発明に
よれば、複数の放電容器のそれぞれにおいて、放電投入
パワーの微調整が可能になると共に、電源容量を小さく
でき、電源を安価なものにすることができる。

【００３６】請求項１１に記載の発明は、請求項９又は
請求項１０に記載の負イオン源において、前記アーク放
電電源が、前記フィラメントを陰極、放電容器壁を陽極
とする放電回路内に可変抵抗を有することを特徴とす
る。このような構成を有する請求項１１に記載の発明に
よれば、可変抵抗の大きさを調節することにより、アー
ク放電の不均一を抑制して大電力放電を行うことが可能
となり、大電流ビームを引き出すことができる。

【００３７】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る負イオン源の
実施の形態について図面を参照して具体的に説明する。
なお、図１５及び図１６に示した従来型と同一の部材に
は同一の符号を付して、説明は省略する。

【００３８】（１）第１実施形態 図１は、本発明に係る負イオン源の第１実施形態の構成
を示す斜視図、図２は、第１実施形態の負イオン源の長
尺方向の断面図、図３は第１実施形態の負イオン源の短
尺方向の断面図である。

【００３９】（１−１）構成 本実施形態の負イオン源においては、その内部に放電プ
ラズマを形成する放電容器１が、離隔した異なる２つの
放電容器１ａ、１ｂから構成されている。そして、各放
電容器１ａ、１ｂは、それぞれ上板２ａ、２ｂとそれぞ
れ二面ずつの長辺側側壁３ａ１、３ａ２及び短辺側側壁
３ｂ１、３ｂ２を有し、底面に開口を有する方形の箱状
容器であって、その底面開口には磁気フィルターフラン
ジ２５が取り付けられている。

【００４０】上記磁気フィルターフランジ２５には、絶
縁材１９を介して第１の電極４が取り付けられ、この第
１の電極４によって上記底面開口が閉塞されている。な
お、この第１の電極４は、放電プラズマから負イオンを
引き出すために設けられ、負イオンの引き出し孔である
多数の貫通孔５が設けられている。また、第１の電極４
の外側には、第２、第３の電極６、７がそれぞれ絶縁材
１９を介し離隔して配置され、第２、第３の電極６、７
にも多数の貫通孔８、９が第１の電極４の貫通孔５に対
応する位置に形成されている。

【００４１】そして、前記第１の電極４と第２の電極６
の間には、磁気フィルター部に形成された放電プラズマ
からＨ^-を引き出して加速するために、第１の電極４
に、第２の電極６に対して負の電位を印加するための引
き出し電源２１が接続され、また、プラズマから引き出
されたＨ^-を所定のエネルギーに加速するために、第２
の電極６に、第３の電極７に対して負の電位を印加する
ための加速電源２２が接続されている。

【００４２】また、上板２ａ、２ｂ、長辺側側壁３ａ
１、３ａ２及び短辺側側壁３ｂ１、３ｂ２の内面近傍に
は、これらを陽極とするように、陰極を形成するフィラ
メント１０が絶縁碍子２０を介して配設されている。こ
のフィラメント１０は、例えばタングステンを素材とす
るヘアピン形状をしており、その両端にはフィラメント
電源２３が接続され、また、フィラメント１０の片端と
長辺側側壁３ａ１、３ａ２には、フィラメント１０が陰
極、上板２ａ、２ｂ及び長辺側側壁３ａ１、３ａ２また
は短辺側側壁３ｂ１、３ｂ２が陽極となるように、アー
ク放電電源２４が接続されている。

【００４３】また、図３に示したように、２つの放電容
器１ａ、１ｂの長辺側側壁３ａ１、３ａ２には、各放電
容器１ａ、１ｂ内に放電ガスを導入するガス導入口１１
が取り付けられ、また、２つの放電容器１ａ、１ｂの上
板２ａ、２ｂには、同じく各放電容器１ａ、１ｂ内にア
ルカリ金属蒸気を導入するアルカリ金属蒸気導入口１８
が取り付けられている。また、上板２ａ、２ｂの外面に
は、複数の角棒状の磁石１２ａ、１２ｂが互いに平行と
なるように配設されている。

【００４４】なお、磁石１２ａ、１２ｂは、上板２ａ、
２ｂの外面に直角な方向に着磁され、隣接するもの同士
が異なる極性となるように配設されている。さらに、長
辺側側壁３ａ１、３ａ２及び短辺側側壁３ｂ１、３ｂ２
の外面にも複数の角棒状の磁石１３ａ、１３ｂが水平方
向にそれぞれ平行となるように、また同様に長辺側側壁
３ａ１、３ａ２及び短辺側側壁３ｂ１、３ｂ２の外面に
直角な方向に着磁され、隣接するものが交互に異なる極
性となるように配設されている。

【００４５】さらに、磁気フィルターフランジ２５の長
手方向側面の外面には、この外面に直角な方向で且つ隣
接する磁石１３ａ、１３ｂと同じ方向に着磁された一対
のフィルタ磁石１４ａ、１４ｂが設けられている。この
フィルタ磁石１４ａ、１４ｂは、磁石１３ａ、１３ｂよ
りも残留磁束密度が大きく、対向する長手側面で異なる
磁極が対向するように配設されている。

【００４６】なお、図２に示したように、２つの放電容
器１ａ、１ｂは、それぞれ第１の放電領域２６と第２の
放電領域２７の２つの放電領域を形成しており、第１の
放電領域２６の周囲を取り囲む磁石１２ｂと１３ｂ、及
び第２の放電領域２７の周囲を取り囲む磁石１２ａと１
３ａは、それぞれの磁極の極性が同一平面上で相互に同
一となるように配設されている。

【００４７】上記のような磁石配置を行うことにより、
第１の放電領域２６と第２の放電領域２７では、それぞ
れ上板２ａ、２ｂ及び長辺側側壁３ａ１、３ａ２及び短
辺側側壁３ｂ１、３ｂ２上において、放電プラズマを閉
じ込めるマルチカスプ磁場による閉じた磁力線１５ａ、
１５ｂが形成される（図３参照）。

【００４８】また、２つの放電容器１ａ、１ｂの下部に
配設された磁気フィルターフランジ２５の外面に設けら
れた一対のフィルタ磁石１４ａ、１４ｂによる、放電容
器１ａ、１ｂを横切る磁界によって単一の磁気フィルタ
が形成され、この単一の磁気フィルタによって、２つの
放電容器１ａ、１ｂ内は、上板２ａ、２ｂ側に第一室１
６ａ、１６ｂ、第１の電極４側に第二室１７が区画され
る。

【００４９】（１−２）作用・効果 続いて、上記のような構成を有する第１実施形態の負イ
オン源の作用・効果について説明する。すなわち、図示
しない真空排気装置によってそれぞれ真空に排気した２
つの放電容器１ａ、１ｂに、図示しないアルカリ金属オ
ーブンで加熱・蒸気化したアルカリ金属をアルカリ金属
蒸気導入口１８から供給しておいた状態で、図示しない
ガス源からガス導入口１１を通して水素ガスを供給す
る。そして、フィラメント電源２３によってフィラメン
ト１０に通電・加熱した状態で、アーク放電電源２４に
よってフィラメント１０を陰極、上板２ａ、２ｂまたは
長辺側側壁３ａ１、３ａ２及び短辺側側壁３ｂ１、３ｂ
２を陽極とする直流アーク放電を発生させ、この放電に
よって放電容器１ａ、１ｂの第一室１６ａ、１６ｂにそ
れぞれ放電プラズマを生成すると共に、磁石１２ａと磁
石１３ａ、磁石１２ｂと磁石１３ｂによって作られる磁
場によって、この放電プラズマを各放電容器１ａ、１ｂ
内に閉じ込める。

【００５０】この場合、本実施形態の負イオン源におい
ては、放電容器１を離隔した異なる２つの放電容器１
ａ、１ｂにより構成することにより、放電容器１内が第
１の放電領域２６と第２の放電領域２７に分割されてい
る。そのため、たとえ、放電容器に設置された永久磁石
の作る磁場成分によって、フィラメント１０から放出さ
れる熱電子や生成された放電プラズマの特定の方向への
ドリフト、あるいは初期の不均一なアーク放電が隣接す
るフィラメントの熱電子放出を促進する結果、伝播して
ゆく現象が起こったとしても、不均一性の原因と考えら
れるフィラメントからの熱電子及び生成プラズマのドリ
フトや不均一性の伝播が、離隔した各放電容器内部の領
域に限定されるため、発生する不均一性の度合いを大幅
に低減することができる。

【００５１】また、磁気フィルターが単一の磁気フィル
ターにより構成されているため、離隔した各放電容器内
部で生成された複数のプラズマが磁気フィルター部に拡
散する過程で結合して大面積の均一なプラズマになるた
め、各放電容器において大電力放電による高密度のプラ
ズマ生成を行うことができる。

【００５２】このように、本実施形態によれば、従来型
のような単一の放電領域からなる放電容器で発生する不
均一なプラズマ生成が抑制されるため、大電力放電が可
能となり、大電流の負イオンビームを引き出すことがで
きると共に、安定な動作と高い信頼性を有する負イオン
源を提供することが可能となる。

【００５３】（２）第２実施形態 次に、本発明の第２実施形態について、図４を参照して
具体的に説明する。なお、図４は、第２実施形態の負イ
オン源の構成を示す長尺断面図である。本実施形態の負
イオン源は、上記第１実施形態の変形例であって、離隔
した異なる２つの放電容器１ａ、１ｂのそれぞれが、ビ
ーム引き出し孔（貫通孔５等）が穿孔された電極（第１
〜第３の電極）に垂直な線２９に対して、各放電容器の
中心軸２８ａ、２８ｂを所定の角度だけ外側に傾けて配
設されている。その他の構成は上記第１実施形態と同様
であるので、説明は省略する。

【００５４】このような構成を有する第２実施形態の負
イオン源によれば、各放電容器１ａ、１ｂの開口部の面
積を小さくすることなく、放電容器相互の離隔した部分
の空間が大きく取れるため、上記第１実施形態と同様の
作用・効果に加えて、各放電容器１ａ、１ｂ間に配設さ
れる磁石１３ａ、１３ｂの組み立てが容易になる。

【００５５】（３）第３実施形態 次に、本発明の第３実施形態について、図５を参照して
具体的に説明する。なお、図５は、第３実施形態の負イ
オン源の構成を示す長尺断面図である。本実施形態の負
イオン源は、上記第１実施形態の変形例であって、離隔
した異なる２つの放電容器１ａ、１ｂが、それぞれ角錐
台形状に構成されている。その他の構成は上記第１実施
形態と同様であるので、説明は省略する。

【００５６】このような構成を有する第３実施形態の負
イオン源によれば、上記第２実施形態と同様に、各放電
容器１ａ、１ｂの開口部の面積を小さくすることなく、
放電容器相互の離隔した部分の空間が大きく取れるた
め、上記第１実施形態と同様の作用・効果に加えて、各
放電容器１ａ、１ｂ間に配設される磁石１３ａ、１３ｂ
の組み立てが容易になる。

【００５７】（４）第４実施形態 次に、本発明の第４実施形態について、図６を参照して
具体的に説明する。なお、図６は、第４実施形態の負イ
オン源の構成を示す長尺断面図である。本実施形態の負
イオン源は、上記第１実施形態の変形例であって、２つ
の放電容器１ａ、１ｂと磁気フィルターフランジ２５の
接続部に、両放電容器が共有する側壁部分が設けられて
いる。言い換えれば、２つの放電容器１ａ、１ｂの隣り
合う短辺側側壁３ｂ１、３ｂ２の高さＨ₁が、２つの放
電容器１ａ、１ｂの外側の側壁の高さｈより小さくなる
ように構成されている。

【００５８】そして、２つの放電容器１ａ、１ｂの長辺
側側壁３ａ１、３ａ２にそれぞれ複数列配設された磁石
１３ａ、１３ｂのうち、フィルター磁石１４ａ、１４ｂ
に最も近い磁石１３ｃを両容器が共有する単一の長尺の
磁石によって構成し、この磁石１３ｃを２つの放電容器
１ａ、１ｂが共有する側壁部分に取り付ける。その他の
構成は上記第１実施形態と同様であるので、説明は省略
する。

【００５９】このような構成を有する第４実施形態の負
イオン源によれば、磁気フィルターフランジ２５に最も
近い位置に配設される磁石１３ｃが、２つの放電容器１
ａ、１ｂが共有する単一の長尺の磁石によって構成され
ているので、フィルター磁石１４ａ、１４ｂと磁石１３
ｃとの間に、均一で閉じた磁力線が形成される。すなわ
ち、磁気フィルターフランジ２５に最も近い位置に配設
される磁石が、２つの放電容器１ａ、１ｂにそれぞれ分
割されて配設されている場合に、その分割された部分に
できる磁気フィルターの磁力線のつながりの不整合を抑
制することができるので、フィルター磁石１４ａ、１４
ｂと磁石１３ｃとの間に、均一で閉じた磁力線が形成さ
れるため、負イオンビームの生成効率をさらに高めるこ
とが可能となる。

【００６０】（５）第５実施形態 次に、本発明の第５実施形態について、図７を参照して
具体的に説明する。なお、図７は、第５実施形態の負イ
オン源の構成を示す長尺断面図である。本実施形態の負
イオン源は、上記第４実施形態にさらに改良を施したも
のであって、２つの放電容器１ａ、１ｂと磁気フィルタ
ーフランジ２５の接続部に設けられる両放電容器が共有
する側壁部分の長さが、第４実施形態より長くなるよう
に構成されている。言い換えれば、２つの放電容器１
ａ、１ｂの隣り合う短辺側側壁３ｂ１、３ｂ２の高さＨ
₂が、第４実施形態における側壁の高さＨ₁より小さくな
るように設定されている。

【００６１】そして、２つの放電容器１ａ、１ｂの長辺
側側壁３ａ１、３ａ２にそれぞれ複数列配設された磁石
１３ａ、１３ｂのうち、フィルター磁石１４ａ、１４ｂ
に最も近い磁石１３ｃだけでなく、その上段の磁石１３
ｄも磁石１３ｃと同様に、両容器が共有する単一の長尺
の磁石によって構成し、これらの磁石１３ｃ、１３ｄを
２つの放電容器１ａ、１ｂが共有する側壁部分に取り付
ける。その他の構成は上記第４実施形態と同様であるの
で、説明は省略する。

【００６２】このような構成を有する第５実施形態の負
イオン源によれば、磁気フィルターフランジ２５に最も
近い位置に配設される磁石１３ｃと、その上段の磁石１
３ｄが、それぞれ２つの放電容器１ａ、１ｂが共有する
単一の長尺の磁石によって構成されているので、フィル
ター磁石１４ａ、１４ｂと磁石１３ｃ、１３ｄとの間に
均一で閉じた磁力線が形成される。すなわち、磁気フィ
ルターフランジ２５に最も近い位置に配設される２列分
の磁石が、２つの放電容器１ａ、１ｂにそれぞれ分割さ
れて配設されている場合に、その分割された部分にでき
る磁気フィルターの磁力線のつながりの不整合を抑制す
ることができるので、フィルター磁石１４ａ、１４ｂと
磁石１３ｃ、１３ｄとの間に、均一で閉じた磁力線が形
成されるため、負イオンビームの生成効率をさらに高め
ることが可能となる。

【００６３】（６）第６実施形態 次に、本発明の第６実施形態について、図８及び図９を
参照して具体的に説明する。なお、図８は、第６実施形
態の負イオン源の構成を示す斜視断面図、図９は、第６
実施形態の負イオン源の構成を示す短尺断面図である。

【００６４】本実施形態の負イオン源は、上記第１実施
形態の変形例であって、上記磁気フィルターフランジ２
５の長辺側側壁の外側に配設された一対のフィルター磁
石１４ａ、１４ｂ間の略同一平面上にある放電容器１内
の空間に、中空管３０に内蔵された第２の磁石列３１
が、前記フィルター磁石１４ａ、１４ｂと平行に配設さ
れている。そして、中空管３０と第２の磁石列３１との
間隙部には、図示しない循環ポンプにより、気体又は液
体等（例えば、圧縮空気や水）の冷却媒体が供給される
ように構成されている。なお、上記第２の磁石列３１の
極性は、互いに対向するフィルター磁石１４ａ、１４ｂ
の磁極の極性と互いに異なるように配設されている。そ
の他の構成は上記第１実施形態と同様であるので、説明
は省略する。

【００６５】このような構成を有する第６実施形態の負
イオン源によれば、図９に示したように、フィルター磁
石１４ａ、１４ｂの磁極と第２の磁石列３１との間に閉
じた磁力線が形成され、フィルター磁石１４ａ、１４ｂ
と上板２ａ、２ｂに配設された磁石１２ａ、１２ｂの
間、ないしは長辺側側壁３ａ１、３ａ２に配設された磁
石１３ａ、１３ｂとの間における磁力線のつながりの形
成が抑えられる。これにより、磁気フィルターを放電容
器１と第１の電極４の間の領域に局在化させることがで
きるため、アーク放電の不均一が抑制され、大電力放電
を行うことが可能となり、大電流ビームを引き出すこと
ができる。

【００６６】また、第２の磁石列３１及び中空管３０は
冷媒によって常時冷却されているため、放電プラズマか
らの輻射や放電プラズマの構成粒子の流入による温度上
昇が抑えられ、第２の磁石列３１の磁場性能は健全に保
たれ、中空管３０の溶融も発生しない。

【００６７】（７）第７実施形態 次に、本発明の第７実施形態について、図１０を参照し
て具体的に説明する。なお、図１０は、第７実施形態の
負イオン源の構成を示す長尺断面図である。本実施形態
の負イオン源は、上記第１実施形態の変形例であって、
離隔した異なる２つの放電容器１ａ、１ｂの長辺側側壁
３ａ１、３ａ２に配設したフィラメント１０に加えて、
２つの放電容器１ａ、１ｂの隣り合う短辺側側壁３ｂ
１、３ｂ２にもフィラメント１０ａ、１０ｂが配設され
ている。そして、これらのフィラメント１０、１０ａ、
１０ｂを陰極、放電容器１の壁面を陽極とするアーク放
電により、放電プラズマが生成されるように構成されて
いる。その他の構成は上記第１実施形態と同様であるの
で、説明は省略する。

【００６８】このような構成を有する第７実施形態の負
イオン源によれば、壁面への損失増大によるプラズマ密
度の減少が誘起されやすい２つの放電容器１ａ、１ｂの
隣り合う短辺側側壁３ｂ１、３ｂ２近傍でのアーク放電
を強めることができ、プラズマ生成量を大きくできるた
め、この領域でのプラズマ密度の減少分が補われ、大面
積で均一な強度のイオンビームを引き出すことが可能と
なる。

【００６９】（８）第８実施形態 次に、本発明の第８実施形態について、図１１を参照し
て具体的に説明する。なお、図１１は、第８実施形態の
負イオン源の構成を示す長尺断面図である。本実施形態
の負イオン源は、上記第１実施形態の変形例であって、
離隔した異なる２つの放電容器１ａ、１ｂの長辺側側壁
３ａ１、３ａ２に配設されるフィラメント１０のうち、
２つの放電容器１ａ、１ｂの隣り合う短辺側側壁３ｂ
１、３ｂ２に近接した領域に配設されるフィラメントの
単位面積当たりの設置本数が、他の部分よりも多くなる
ように構成されている。その他の構成は上記第１実施形
態と同様であるので、説明は省略する。

【００７０】このような構成を有する第８実施形態の負
イオン源によれば、上記第７実施形態と同様に、壁面へ
の損失増大によるプラズマ密度の減少が誘起されやすい
２つの放電容器１ａ、１ｂの隣り合う短辺側側壁３ｂ
１、３ｂ２近傍でのアーク放電を強めることができ、プ
ラズマ生成量を大きくできるため、この領域でのプラズ
マ密度の減少分が補われ、大面積で均一な強度のイオン
ビームを引き出すことが可能となる。

【００７１】（９）第９実施形態 次に、本発明の第９実施形態について、図１２を参照し
て具体的に説明する。なお、図１２は、第９実施形態の
負イオン源の放電電源の構成を示す概略図である。本実
施形態の負イオン源においては、第１の放電領域２６と
第２の放電領域２７にそれぞれ８本ずつ設置されている
フィラメント１０が、それぞれ４本ずつの組にまとめら
れて４系統に分割され、各系統に対応したフィラメント
電源２３ａ〜２３ｄに接続されている。また、フィラメ
ント１０の各系統は単一のアーク放電電源２４の負端子
に接続され、アーク放電電源２４の正端子は、放電容器
１の壁面に接続されている。

【００７２】このような構成を有する第９実施形態の負
イオン源によれば、第１の放電領域２６と第２の放電領
域２７という異なる２つの領域において、単一のアーク
放電電源２４によってプラズマを生成することができる
ので、放電電源の構成自体を簡略にでき、電源動作の信
頼性を高めることができる。

【００７３】（１０）第１０実施形態 次に、本発明の第１０実施形態について、図１３を参照
して具体的に説明する。なお、図１３は、第１０実施形
態の負イオン源の放電電源の構成を示す概略図である。
本実施形態の負イオン源は、上記第９実施形態の変形例
であって、第９実施形態と同様に、第１の放電領域２６
と第２の放電領域２７にそれぞれ８本ずつ設置されてい
るフィラメント１０が、それぞれ４本ずつの組にまとめ
られて４系統に分割され、各系統に対応したフィラメン
ト電源２３ａ〜２３ｄに接続されている。また、フィラ
メント１０の各系統はさらに２系統に分割され、それぞ
れが第１の放電領域２６と第２の放電領域２７に対応し
たアーク放電電源２４ａ、２４ｂの負端子にそれぞれ接
続され、各アーク放電電源２４ａ、２４ｂの正端子は、
放電容器１の壁面に接続されている。

【００７４】このような構成を有する第１０実施形態の
負イオン源によれば、第１の放電領域２６と第２の放電
領域２７という異なる２つの領域に、それぞれに対応し
たアーク放電電源２４ａ、２４ｂによってそれぞれ異な
るアーク放電パワーを投入することができるため、第１
の放電領域２６と第２の放電領域２７のそれぞれで、独
自にプラズマを生成することができる。また、第１の放
電領域２６と第２の放電領域２７とにそれぞれ異なるア
ーク放電パワーを投入することができるため、各放電容
器毎の放電投入パワーの微調整が可能になると共に、電
源容量を小さくすることができ、電源を安価なものにす
ることができる。

【００７５】（１１）第１１実施形態 次に、本発明の第１１実施形態について、図１４を参照
して具体的に説明する。なお、図１４は、第１１実施形
態の負イオン源の放電電源の構成を示す概略図である。
本実施形態の負イオン源は、上記第９実施形態の変形例
であって、フィラメント１０の各系統とアーク放電電源
２４との間に、各系統のアーク放電電流を制御するため
の可変抵抗３２ａ〜３２ｄが接続されている。その他の
構成は、図１２に示した第９実施形態と同様であるの
で、説明は省略する。

【００７６】このような構成を有する第１１実施形態の
負イオン源によれば、各放電領域間で生成プラズマに偏
りが生じた場合でも、その偏りは小さく、各可変抵抗３
２ａ〜３２ｄの大小を調整することによってアーク放電
の不均一を抑制することができるので、大電力放電を行
うことが可能となり、大電流ビームを引き出すことがで
きる。

【００７７】（１２）他の実施形態 本発明は上述した各実施形態に限定されるものではな
く、以下のような変形例が考えられる。すなわち、上記
の実施形態においては放電容器１を２つの放電容器１
ａ、１ｂとから構成したが、複数の放電容器から構成す
ることができることは言うまでもない。

【００７８】また、第１実施形態乃至第８実施形態にお
いては、フィラメント１０を各放電容器に対応して、長
辺側側壁３ａ１、３ａ２の片側にそれぞれ２本から５本
ずつ、計４本から１０本、短辺側側壁３ｂ１、３ｂ２に
１本設置しているが、フィラメント１０の設置態様は特
に限定されない。例えば、フィラメント１０の設置個数
は任意である。また、フィラメント１０の設置位置も任
意であり、例えば、長辺側側壁３ａ１、３ａ２と短辺側
側壁３ｂ１、３ｂ２の双方、または上板２ａ、２ｂと長
辺側側壁３ａ１、３ａ２の双方、上板２ａ、２ｂと短辺
側側壁３ｂ１、３ｂ２の双方、あるいは長辺側側壁３ａ
１、３ａ２と短辺側側壁３ｂ１、３ｂ２と上板２ａ、２
ｂのすべてに設置することもできる。

【００７９】さらに、第９実施形態乃至第１１実施形態
においては、１６本のフィラメント１０を４本ずつ４系
統に分割し、４個のフィラメント電源２３ａ〜２３ｄ及
び２個のアーク放電電源２４ａ、２４ｂと接続している
が、フィラメント１０の本数は任意であり、また系統の
数、フィラメント電源２３の数、アーク放電電源２４の
数（但し、フィラメント１０の本数以下）も任意であ
る。

【００８０】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、単
一の放電容器構成の場合と比べて、生成プラズマの空間
的な偏りを抑えることができるため、大型のイオン源で
大電力放電を実現できることにより、大電流ビームの引
き出しが可能になると共に、イオン源の動作の安定性と
信頼性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る負イオン源の第１実施形態の構成
を示す斜視図。

【図２】本発明に係る負イオン源の第１実施形態の構成
を示す長尺断面図。

【図３】本発明に係る負イオン源の第１実施形態の構成
を示す短尺断面図。

【図４】本発明に係る負イオン源の第２実施形態の構成
を示す長尺断面図。

【図５】本発明に係る負イオン源の第３実施形態の構成
を示す長尺断面図。

【図６】本発明に係る負イオン源の第４実施形態の構成
を示す長尺断面図。

【図７】本発明に係る負イオン源の第５実施形態の構成
を示す長尺断面図。

【図８】本発明に係る負イオン源の第６実施形態の構成
を示す斜視断面図。

【図９】本発明に係る負イオン源の第６実施形態の構成
を示す短尺断面図。

【図１０】本発明に係る負イオン源の第７実施形態の構
成を示す長尺断面図。

【図１１】本発明に係る負イオン源の第８実施形態の構
成を示す長尺断面図。

【図１２】本発明に係る負イオン源の第９実施形態の放
電電源の構成を示す概略図。

【図１３】本発明に係る負イオン源の第１０実施形態の
放電電源の構成を示す概略図。

【図１４】本発明に係る負イオン源の第１１実施形態の
放電電源の構成を示す概略図。

【図１５】従来の負イオン源を正面から見た時の断面
図。

【図１６】従来の負イオン源を斜めから見た時の断面
図。

【符号の説明】

１、１ａ、１ｂ…放電容器 ２、２ａ、２ｂ…上板 ３…側壁 ３ａ、３ａ１、３ａ２…長辺側側壁 ３ｂ、３ｂ１、３ｂ２…短辺側側壁 ４…第１の電極 ５、８、９…貫通孔 ６…第２の電極 ７…第３の電極 １０…フィラメント １１…ガス導入口 １２、１２ａ、１２ｂ、１３、１３ａ、１３ｂ、１３
ｃ、１３ｄ…磁石 １４ａ、１４ｂ…フィルタ磁石 １５ａ、１５ｂ…磁力線 １６、１６ａ、１６ｂ…第一室 １７…第二室 １８…アルカリ金属蒸気導入口 １９…絶縁材 ２０…絶縁碍子 ２１…引き出し電源 ２２…加速電源 ２３…フィラメント電源 ２４…アーク放電電源 ２５…磁気フィルターフランジ ２６…第１の放電領域 ２７…第２の放電領域 ２８ａ、２８ｂ…放電容器の中心線 ２９…電極の中心線 ３０…中空管 ３１…第２の磁石列 ３２…可変抵抗

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０５Ｈ 5/00 Ｈ０５Ｈ 5/00 (72)発明者 奥山 利久 神奈川県横浜市鶴見区末広町２丁目４番地 株式会社東芝京浜事業所内 Ｆターム(参考） 2G085 AA01 BA02 BC11 BC20 EA09 5C030 DD05 DD06 DD10 DE02 DG01

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部に導入された放電ガスを放電させて
   放電プラズマを生成する放電容器と、前記放電容器の壁
   面に配設されたフィラメントと、前記放電容器内に放電
   プラズマを生成させるためのアーク放電電源と、前記放
   電容器の外壁に、その壁面に垂直な方向に着磁され、且
   つ互いに平行に配置され、隣り合う磁極が異なるように
   配設された複数の磁石列と、前記放電容器を閉塞するよ
   うに設けられ、前記放電容器内の放電プラズマから負イ
   オンを引き出す引き出し電極と、前記放電容器と前記引
   き出し電極の間の領域に、放電プラズマ中の電子を捕捉
   する磁気フィルターを形成する手段を有する負イオン源
   において、 前記放電容器が、互いに離隔された複数の放電容器によ
   って構成され、且つ、前記磁気フィルターが、前記複数
   の放電容器が共有する位置に配置される単一の磁気フィ
   ルターにより構成されていることを特徴とする負イオン
   源。
2. 【請求項２】 前記複数の放電容器が、その中心軸を、
   前記引き出し電極に垂直な線に対して所定の角度だけ外
   方に傾けて配設されていることを特徴とする請求項１記
   載の負イオン源。
3. 【請求項３】 前記複数の放電容器が、角錐台形状とさ
   れていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の
   負イオン源。
4. 【請求項４】 前記複数の放電容器には、それらの放電
   容器が共有する側壁部分が設けられ、 各放電容器の外壁に配設された磁石列のうち、前記磁気
   フィルターに最も近い磁石列あるいはその磁石列を含む
   複数の磁石列が、それぞれ単一の磁石によって構成さ
   れ、 この単一の磁石によって構成された磁石列が、前記複数
   の放電容器が共有する側壁部分に配設されていることを
   特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一に記載の
   負イオン源。
5. 【請求項５】 前記磁気フィルターを形成する手段が、
   前記複数の放電容器と前記引き出し電極の間の領域に設
   けられたフランジの外側に、対向する磁極の極性が互い
   に異なるように配設された一対の永久磁石であることを
   特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一に記載の
   負イオン源。
6. 【請求項６】 前記磁気フィルターを形成する手段が、
   前記複数の放電容器と前記引き出し電極の間の領域に設
   けられたフランジの外側に、対向する磁極の極性が互い
   に異なるように配設された一対の永久磁石と、 前記一対の永久磁石と略同一平面内の放電容器内の空間
   に設けられ、その磁極の極性が、対向する前記一対の永
   久磁石の磁極の極性と互いに異なるように配設された第
   ２の磁石列とからなることを特徴とする請求項１乃至請
   求項４のいずれか一に記載の負イオン源。
7. 【請求項７】 前記フィラメントが、前記複数の放電容
   器の隣り合う外壁にも配設されていることを特徴とする
   請求項１乃至請求項６のいずれか一に記載の負イオン
   源。
8. 【請求項８】 前記複数の放電容器に設置されるフィラ
   メントの単位面積当たりの設置本数が、複数の放電容器
   の隣り合う外壁部に近接した領域において、他の部分よ
   りも多くなっていることを特徴とする請求項１乃至請求
   項６のいずれか一に記載の負イオン源。
9. 【請求項９】 前記アーク放電電源が、単一の電源から
   構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項８
   のいずれか一に記載の負イオン源。
10. 【請求項１０】 前記アーク放電電源が、前記複数の放
    電容器のそれぞれに対応した複数の電源から構成されて
    いることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか
    一に記載の負イオン源。
11. 【請求項１１】 前記アーク放電電源が、前記フィラメ
    ントを陰極、放電容器壁を陽極とする放電回路内に可変
    抵抗を有することを特徴とする請求項９又は請求項１０
    に記載の負イオン源。