JP2876280B2 - ビーム発生方法及び装置 - Google Patents
ビーム発生方法及び装置Info
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- JP2876280B2 JP2876280B2 JP5333562A JP33356293A JP2876280B2 JP 2876280 B2 JP2876280 B2 JP 2876280B2 JP 5333562 A JP5333562 A JP 5333562A JP 33356293 A JP33356293 A JP 33356293A JP 2876280 B2 JP2876280 B2 JP 2876280B2
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- Japan
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- magnetic field
- plasma
- discharge voltage
- field generated
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/10—Nuclear fusion reactors
Landscapes
- Plasma Technology (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は大電流放電により高出力
プラズマビームを生成するビーム発生及び装置に関し、
特にかかる装置においてビーム出力を制御する方法及び
装置に関するものである。
プラズマビームを生成するビーム発生及び装置に関し、
特にかかる装置においてビーム出力を制御する方法及び
装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、この種のビーム発生装置には、
プラズマ発生源として、加熱された陰極を使用し、この
陰極から引き出された電子を磁場装置を用いてチャンバ
ー内に導いて放電させることにより、プラズマビームを
発生する。そしてこのように発生されたプラズマビーム
は、磁場装置を用いて陽極に導かれる。
プラズマ発生源として、加熱された陰極を使用し、この
陰極から引き出された電子を磁場装置を用いてチャンバ
ー内に導いて放電させることにより、プラズマビームを
発生する。そしてこのように発生されたプラズマビーム
は、磁場装置を用いて陽極に導かれる。
【０００３】このようなビーム発生装置においては、最
近高出力ビームを発生させることが要求されている。こ
のため、プラズマ源としては低電圧で大電流放電を生じ
させることが要求されている。このような要求に答える
プラズマ源として、たとえば特開昭５２−７２１５５号
に示されるような浦本ガンと称されるものが提案されて
いる。しかし、このプラズマ源は構造が複雑でコスト的
にも高価となる欠点がある。
近高出力ビームを発生させることが要求されている。こ
のため、プラズマ源としては低電圧で大電流放電を生じ
させることが要求されている。このような要求に答える
プラズマ源として、たとえば特開昭５２−７２１５５号
に示されるような浦本ガンと称されるものが提案されて
いる。しかし、このプラズマ源は構造が複雑でコスト的
にも高価となる欠点がある。
【０００４】他方、本出願人は、プラズマ源から発生し
たプラズマビームの軌道上に、カスプ状の磁場勾配を形
成し、この磁場勾配によりプラズマを半閉じ込め状態と
して、プラズマビーム内の電子流を加速することによ
り、大電流放電を可能とする方法を提案している。
たプラズマビームの軌道上に、カスプ状の磁場勾配を形
成し、この磁場勾配によりプラズマを半閉じ込め状態と
して、プラズマビーム内の電子流を加速することによ
り、大電流放電を可能とする方法を提案している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本出願人により提案さ
れたビーム発生装置においては、大電流、高電圧の放電
を行わせることができ、結果として高出力ビームを簡単
な構造の装置により発生することができる。しかしなが
ら、この装置における問題点は、放電電圧と放電電流の
関係は磁石の強度、形状とその配置、プラズマ源の性質
及び放電ガス圧により一義的に決定されてしまうため、
ビーム出力を制御する手段がないことである。
れたビーム発生装置においては、大電流、高電圧の放電
を行わせることができ、結果として高出力ビームを簡単
な構造の装置により発生することができる。しかしなが
ら、この装置における問題点は、放電電圧と放電電流の
関係は磁石の強度、形状とその配置、プラズマ源の性質
及び放電ガス圧により一義的に決定されてしまうため、
ビーム出力を制御する手段がないことである。
【０００６】したがって本発明の目的は、本出願人が提
案したビーム発生方法及び装置において、放電電圧ある
いは電流を制御可能とする方法及び装置を提供すること
にある。
案したビーム発生方法及び装置において、放電電圧ある
いは電流を制御可能とする方法及び装置を提供すること
にある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、プラズ
マ源から発生したプラズマビームの軌道上に、カスプ状
の磁場勾配を形成する磁場発生手段を備え、該磁場発生
手段により発生された磁場により閉じ込められたプラズ
マビームに接触した電極にバイアス電位を付与すること
により、前記プラズマビームの電子密度を変化させて放
電電圧あるいは電流を制御することを特徴とするビーム
発生方法が得られる。
マ源から発生したプラズマビームの軌道上に、カスプ状
の磁場勾配を形成する磁場発生手段を備え、該磁場発生
手段により発生された磁場により閉じ込められたプラズ
マビームに接触した電極にバイアス電位を付与すること
により、前記プラズマビームの電子密度を変化させて放
電電圧あるいは電流を制御することを特徴とするビーム
発生方法が得られる。
【０００８】本発明によれば、また、プラズマビームを
軌道に沿って発生させるプラズマ源と、前記軌道上に配
置され、プラズマビームを受け止める電極部と、前記プ
ラズマ源及び前記電極部の中間に前記軌道に沿って配置
され、前記プラズマ源側の空間に前記プラズマビームを
閉じ込めるようなカスプ状の磁場勾配を発生させる磁場
発生手段と、この磁場発生手段により発生された磁場に
より閉じ込められたプラズマビームに接触するように配
置された放電電圧制御用電極と、この放電電圧制御用電
極に所定のバイアス電圧を印加する電源とを備えたこと
を特徴とするビーム発生装置が得られる。
軌道に沿って発生させるプラズマ源と、前記軌道上に配
置され、プラズマビームを受け止める電極部と、前記プ
ラズマ源及び前記電極部の中間に前記軌道に沿って配置
され、前記プラズマ源側の空間に前記プラズマビームを
閉じ込めるようなカスプ状の磁場勾配を発生させる磁場
発生手段と、この磁場発生手段により発生された磁場に
より閉じ込められたプラズマビームに接触するように配
置された放電電圧制御用電極と、この放電電圧制御用電
極に所定のバイアス電圧を印加する電源とを備えたこと
を特徴とするビーム発生装置が得られる。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に
説明する。図１は本発明が適用されるビーム発生装置の
全体構成を示す概略側面図である。図に示すように、チ
ャンバー１１の外側にはチャンバー１１の側壁に設けら
れた開口１２に対向する位置に陰極１３が配置され、チ
ャンバー１１内の反対側の側壁には陽極１４が配置され
ている。陰極１３にはその中心軸に沿って開孔１５が形
成されており、この開孔１５を通じて外部からＡｒ、Ｈ
ｅ等のキャリアガス１６がチャンバー１１内に導入され
る。陰極１３及び陽極１４とは、チャンバー１１の外部
に設けられた放電用電源１７に接続されている。
説明する。図１は本発明が適用されるビーム発生装置の
全体構成を示す概略側面図である。図に示すように、チ
ャンバー１１の外側にはチャンバー１１の側壁に設けら
れた開口１２に対向する位置に陰極１３が配置され、チ
ャンバー１１内の反対側の側壁には陽極１４が配置され
ている。陰極１３にはその中心軸に沿って開孔１５が形
成されており、この開孔１５を通じて外部からＡｒ、Ｈ
ｅ等のキャリアガス１６がチャンバー１１内に導入され
る。陰極１３及び陽極１４とは、チャンバー１１の外部
に設けられた放電用電源１７に接続されている。
【００１０】この状態で、陰極１３から電子が放出され
ると、チャンバー１１内の放電空間に陽極１４に向かう
プラズマビーム１８が発生する。陰極１３とチャンバー
１１の側壁に設けられた開口１２との間には、プラズマ
ビーム１８を陰極１３から陽極１４に向かう方向に導く
ステアリングコイル１９が設けられており、このステア
リングコイル１９はステアリング用電源２０により励磁
される。これらの陰極１３、ステアリングコイル１９及
びステアリング用電源２０は、プラズマを発生するため
のプラズマ源２１を構成している。
ると、チャンバー１１内の放電空間に陽極１４に向かう
プラズマビーム１８が発生する。陰極１３とチャンバー
１１の側壁に設けられた開口１２との間には、プラズマ
ビーム１８を陰極１３から陽極１４に向かう方向に導く
ステアリングコイル１９が設けられており、このステア
リングコイル１９はステアリング用電源２０により励磁
される。これらの陰極１３、ステアリングコイル１９及
びステアリング用電源２０は、プラズマを発生するため
のプラズマ源２１を構成している。
【００１１】陽極１４には、プラズマ源２１から発生さ
れたプラズマビーム１８を導くための永久磁石２２が内
蔵されている。更に、プラズマ源２１と陽極１４に至る
プラズマビーム１８の軌道上には、カスプ状の磁場勾配
２３を形成するための環状永久磁石２４（必ずしも円形
の環状形状でなくても良く、例えば４角形の形状を有し
ていても良い）が配置されている。この環状永久磁石２
４は、図２に示されるように、その中心部をプラズマビ
ーム１８が通過するように、チャンバー１１の底部に固
定された取り付けブラケット２５により支持されてい
る。この環状永久磁石２４により、プラズマビーム１８
の軌道に沿って急激に変化する磁場勾配が形成され、こ
れによって電子の流れが阻害されるため、プラズマビー
ム１８はこの部分で半閉じ込め状態にされる。この状態
にあるプラズマビーム１８においては、熱拡散のため、
電子の密度がイオンの密度より大きい状態となり、放電
電圧を上昇させる。
れたプラズマビーム１８を導くための永久磁石２２が内
蔵されている。更に、プラズマ源２１と陽極１４に至る
プラズマビーム１８の軌道上には、カスプ状の磁場勾配
２３を形成するための環状永久磁石２４（必ずしも円形
の環状形状でなくても良く、例えば４角形の形状を有し
ていても良い）が配置されている。この環状永久磁石２
４は、図２に示されるように、その中心部をプラズマビ
ーム１８が通過するように、チャンバー１１の底部に固
定された取り付けブラケット２５により支持されてい
る。この環状永久磁石２４により、プラズマビーム１８
の軌道に沿って急激に変化する磁場勾配が形成され、こ
れによって電子の流れが阻害されるため、プラズマビー
ム１８はこの部分で半閉じ込め状態にされる。この状態
にあるプラズマビーム１８においては、熱拡散のため、
電子の密度がイオンの密度より大きい状態となり、放電
電圧を上昇させる。
【００１２】一方、チャンバー１１内のプラズマビーム
１８には、このプラズマビームに接触あるいはその内部
に挿入される位置に放電電圧制御用電極２６が配置され
ており、この電極には電圧可変のバイアス電源２７から
バイアス電圧が供給されている。磁場勾配が一定の状態
で、プラズマビーム１８に接触する放電電圧制御用電極
２６に印加されるバイアス電圧を変化させることによ
り、ビーム内の電子密度が変化する。その電子密度の変
化により、電子密度の勾配が緩和するため、放電電圧が
変化する。放電電圧は、プラズマビームの性質上、その
電子密度により電圧を変化させるため、バイアス電圧を
変化させることにより放電電圧あるいは電流を制御する
ことができる。
１８には、このプラズマビームに接触あるいはその内部
に挿入される位置に放電電圧制御用電極２６が配置され
ており、この電極には電圧可変のバイアス電源２７から
バイアス電圧が供給されている。磁場勾配が一定の状態
で、プラズマビーム１８に接触する放電電圧制御用電極
２６に印加されるバイアス電圧を変化させることによ
り、ビーム内の電子密度が変化する。その電子密度の変
化により、電子密度の勾配が緩和するため、放電電圧が
変化する。放電電圧は、プラズマビームの性質上、その
電子密度により電圧を変化させるため、バイアス電圧を
変化させることにより放電電圧あるいは電流を制御する
ことができる。
【００１３】なお、放電電圧制御用電極２６としては、
プラズマビーム１８に接触していればどのような形状で
あってもよく、その位置も図１に示される位置に限定さ
れない。例えば、図３はカスプ状の磁場勾配を形成する
ための環状永久磁石２４を導体ケース３１で包囲し、こ
の導体ケース３１にバイアス電源２７を接続している。
また、図４は放電電圧制御用電極２６にプラズマを吸引
するための永久磁石４１を埋め込むことにより、プラズ
マとの接触を確実に行うようにしている。
プラズマビーム１８に接触していればどのような形状で
あってもよく、その位置も図１に示される位置に限定さ
れない。例えば、図３はカスプ状の磁場勾配を形成する
ための環状永久磁石２４を導体ケース３１で包囲し、こ
の導体ケース３１にバイアス電源２７を接続している。
また、図４は放電電圧制御用電極２６にプラズマを吸引
するための永久磁石４１を埋め込むことにより、プラズ
マとの接触を確実に行うようにしている。
【００１４】
【発明の効果】以上説明した本発明によれば、簡単な構
成により放電電圧、電流の制御が可能となる、大出力の
ビーム発生装置が得られる。
成により放電電圧、電流の制御が可能となる、大出力の
ビーム発生装置が得られる。
【図１】本発明が適用されるビーム発生装置装置の全体
構成を示す概略側面図である。
構成を示す概略側面図である。
【図２】図１の環状永久磁石部の構成を示す正面図であ
る。
る。
【図３】本発明の他の実施例を示す要部断面図である。
【図４】本発明の更に他の実施例を示す要部概略図であ
る。
る。
１１ チャンバー １２ 開口 １３ 陰極 １４ 陽極 １５ 開孔 １６ キャリアガス １７ 放電用電源 １８ プラズマビーム １９ ステアリングコイル ２０ ステアリング用電源 ２１ プラズマ源 ２２ 永久磁石 ２３ カスプ状の磁場勾配 ２４ 環状永久磁石 ２５ 取り付けブラケット ２６ 放電電圧制御用電極 ２７ バイアス電源 ３１ 導体ケース ４１ 永久磁石
Claims (4)
- 【請求項１】 プラズマ源から発生したプラズマビーム
の軌道上に、カスプ状の磁場勾配を形成する磁場発生手
段を備え、該磁場発生手段により発生された磁場により
閉じ込められたプラズマビームに接触した電極にバイア
ス電位を付与することにより、前記プラズマビームの電
子密度を変化させて放電電圧あるいは電流を制御するこ
とを特徴とするビーム発生方法。 - 【請求項２】 プラズマビームを軌道に沿って発生させ
るプラズマ源と、前記軌道上に配置され、プラズマビー
ムを受け止める電極部と、前記プラズマ源及び前記電極
部の中間に前記軌道に沿って配置され、前記プラズマ源
側の空間に前記プラズマビームを閉じ込めるようなカス
プ状の磁場勾配を発生させる磁場発生手段と、この磁場
発生手段により発生された磁場により閉じ込められたプ
ラズマビームに接触するように配置された放電電圧制御
用電極と、この放電電圧制御用電極に所定のバイアス電
圧を印加する電源とを備えたことを特徴とするビーム発
生装置。 - 【請求項３】 請求項２記載のビーム発生装置におい
て、前記放電電圧制御用電極は、前記磁場発生手段を内
部に含む導体ケースにより構成されていることを特徴と
するビーム発生装置。 - 【請求項４】 請求項２記載のビーム発生装置におい
て、前記放電電圧制御用電極は、内部に永久磁石を含む
ことを特徴とするビーム発生装置。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5333562A JP2876280B2 (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | ビーム発生方法及び装置 |
| DE69421157T DE69421157T2 (de) | 1993-12-21 | 1994-12-20 | Plasmastrahl-Erzeugungsverfahren und Vorrichtung die einen Hochleistungsplasmastrahl erzeugen Kann |
| EP94120231A EP0660372B1 (en) | 1993-12-21 | 1994-12-20 | Plasma beam generating method and apparatus which can generate a high-power plasma beam |
| US08/359,543 US5557172A (en) | 1993-12-21 | 1994-12-20 | Plasma beam generating method and apparatus which can generate a high-power plasma beam |
| CNB941207145A CN1135061C (zh) | 1993-12-21 | 1994-12-21 | 电子流加速方法和装置 |
| US08/614,884 US5677597A (en) | 1993-12-21 | 1996-03-13 | Electron flow accelerating method and apparatus which can generate a high-power beam |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5333562A JP2876280B2 (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | ビーム発生方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07192889A JPH07192889A (ja) | 1995-07-28 |
| JP2876280B2 true JP2876280B2 (ja) | 1999-03-31 |
Family
ID=18267436
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5333562A Expired - Fee Related JP2876280B2 (ja) | 1993-12-21 | 1993-12-27 | ビーム発生方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2876280B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004027825A2 (en) * | 2002-09-19 | 2004-04-01 | Applied Process Technologies, Inc. | Beam plasma source |
| CN113504188A (zh) * | 2021-06-02 | 2021-10-15 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 一种半封闭体系磁约束液体阴极辉光放电装置 |
-
1993
- 1993-12-27 JP JP5333562A patent/JP2876280B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07192889A (ja) | 1995-07-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19981209 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
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