JP2879406B2 - ビーム発生装置 - Google Patents
ビーム発生装置Info
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- JP2879406B2 JP2879406B2 JP5328698A JP32869893A JP2879406B2 JP 2879406 B2 JP2879406 B2 JP 2879406B2 JP 5328698 A JP5328698 A JP 5328698A JP 32869893 A JP32869893 A JP 32869893A JP 2879406 B2 JP2879406 B2 JP 2879406B2
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- 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
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- Plasma Technology (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は大エネルギーを有するビ
ームを発生制御することのできるビーム発生装置に関す
る。
ームを発生制御することのできるビーム発生装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】一般に、大エネルギーを有するビームを
発生させるため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て、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内に導き、チ
ャンバ内で放電を生じさせ、結果として、プラズマビー
ムを発生させているものがある。このようにして発生し
たプラズマビームは通常電子ビームの形でターゲットと
して配置された陽極に磁場装置を用いて導かれる。
発生させるため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て、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内に導き、チ
ャンバ内で放電を生じさせ、結果として、プラズマビー
ムを発生させているものがある。このようにして発生し
たプラズマビームは通常電子ビームの形でターゲットと
して配置された陽極に磁場装置を用いて導かれる。
【０００３】このようなビーム発生装置においては、近
年、大エネルギーを有するビームを発生させることが要
求されている。このような要求に応えるためにプラズマ
源で低電圧によって大電流放電を行うようにすることが
考慮されている。
年、大エネルギーを有するビームを発生させることが要
求されている。このような要求に応えるためにプラズマ
源で低電圧によって大電流放電を行うようにすることが
考慮されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、前述のよう
に大電流放電を行うためには、特殊なプラズマ源（例え
ば、所謂浦本ガン）が必要となる。この特殊プラズマ源
を用いるとプラズマ発生装置自体の構造が複雑となって
コスト的に高価になってしまう。さらに、大電流放電を
行う際には、大流量のキャリアガス（例えば、アルゴン
ガス又はヘリウムガス）が必要となって、しかも排気速
度も大きくしなければならない。このような点からも装
置が大型複雑化してしまう。加えて、運転状態が過酷な
条件下で行われる関係上、陰極の損傷が増大してしま
う。
に大電流放電を行うためには、特殊なプラズマ源（例え
ば、所謂浦本ガン）が必要となる。この特殊プラズマ源
を用いるとプラズマ発生装置自体の構造が複雑となって
コスト的に高価になってしまう。さらに、大電流放電を
行う際には、大流量のキャリアガス（例えば、アルゴン
ガス又はヘリウムガス）が必要となって、しかも排気速
度も大きくしなければならない。このような点からも装
置が大型複雑化してしまう。加えて、運転状態が過酷な
条件下で行われる関係上、陰極の損傷が増大してしま
う。
【０００５】他方、大電流放電が可能なプラズマ源であ
れば、大電流大電圧放電が可能となって、投入エネルギ
ーを飛躍的に増大させることが可能となる。放電電圧を
上昇させるためには、プラズマ源として、例えば、特開
昭５２−７２１５５号公報に記載された電子銃を用いる
ことが考えられるが、この電子銃を用いた場合、排気系
が大きくするか複数の排気ポンプを備えなければなら
ず、この結果、構造上大規模になるばかりでなくキャリ
アガスの流量が大きくなってしまうという問題点があ
る。加えて、プラズマが不安定になってしまうという問
題点がある。
れば、大電流大電圧放電が可能となって、投入エネルギ
ーを飛躍的に増大させることが可能となる。放電電圧を
上昇させるためには、プラズマ源として、例えば、特開
昭５２−７２１５５号公報に記載された電子銃を用いる
ことが考えられるが、この電子銃を用いた場合、排気系
が大きくするか複数の排気ポンプを備えなければなら
ず、この結果、構造上大規模になるばかりでなくキャリ
アガスの流量が大きくなってしまうという問題点があ
る。加えて、プラズマが不安定になってしまうという問
題点がある。
【０００６】本発明の目的は構造が簡単でしかも安定し
てプラズマビームの発生及び制御を行うことのできるビ
ーム発生装置を提供することにある。
てプラズマビームの発生及び制御を行うことのできるビ
ーム発生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、該プラズ
マ源との間の空間に空間電荷を発生させる磁場勾配を備
える磁場を発生させる磁場発生手段と、該磁場強度を変
化させて前記磁場勾配を制御する磁場制御手段とを有す
ることを特徴とするビーム発生装置が得られる。
マ源から発生したプラズマビームの軌道上に、該プラズ
マ源との間の空間に空間電荷を発生させる磁場勾配を備
える磁場を発生させる磁場発生手段と、該磁場強度を変
化させて前記磁場勾配を制御する磁場制御手段とを有す
ることを特徴とするビーム発生装置が得られる。
【０００８】
【作用】本発明では磁場発生手段による磁場によってプ
ラズマビーム内の電子流れを加速するとともに磁場制御
手段によって磁場勾配を制御するようにしているから、
必要に応じてプラズマビームの放電電圧を制御すること
ができ、この結果、構造を簡単にできてしかも安定して
プラズマビームの発生及び制御を行うことができる。
ラズマビーム内の電子流れを加速するとともに磁場制御
手段によって磁場勾配を制御するようにしているから、
必要に応じてプラズマビームの放電電圧を制御すること
ができ、この結果、構造を簡単にできてしかも安定して
プラズマビームの発生及び制御を行うことができる。
【０００９】
【実施例】以下本発明について実施例によって説明す
る。
る。
【００１０】図１を参照して、図示のプラズマ発生装置
はチャンバ１１を備えており、このチャンバ１１内には
永久磁石１２ａを内蔵する陽極１２が配設されている。
この陽極１２に対向して陰極１３が配置されており、陽
極１２と陰極１３との間には放電空間が規定されてい
る。陽極１２及び陰極１３はチャンバ１１の外部に配置
された放電電源１４に接続されている。陰極１３の中央
部に図中左右に延びる中央孔が形成されており、この中
央孔からキャリアガス（例えば、アルゴンガス又はヘリ
ウムガス）がチャンバ１１内に導入される。陰極１３の
前方にはプラズマ源１５が配置されており、このプラズ
マ源１５はステアリングコイル１５ａ及びステアリング
コイル１５ａを励磁するためのステアリング用電源１５
ｂを備えている。
はチャンバ１１を備えており、このチャンバ１１内には
永久磁石１２ａを内蔵する陽極１２が配設されている。
この陽極１２に対向して陰極１３が配置されており、陽
極１２と陰極１３との間には放電空間が規定されてい
る。陽極１２及び陰極１３はチャンバ１１の外部に配置
された放電電源１４に接続されている。陰極１３の中央
部に図中左右に延びる中央孔が形成されており、この中
央孔からキャリアガス（例えば、アルゴンガス又はヘリ
ウムガス）がチャンバ１１内に導入される。陰極１３の
前方にはプラズマ源１５が配置されており、このプラズ
マ源１５はステアリングコイル１５ａ及びステアリング
コイル１５ａを励磁するためのステアリング用電源１５
ｂを備えている。
【００１１】この状態において、陰極１３から電子が放
出されると、放電空間中にプラズマが発生して、当該プ
ラズマのビーム１６は陽極方向に向けられる。このプラ
ズマビーム１６はステアリングコイル１５ａにガイドさ
れてチャンバ１１内に導入される。
出されると、放電空間中にプラズマが発生して、当該プ
ラズマのビーム１６は陽極方向に向けられる。このプラ
ズマビーム１６はステアリングコイル１５ａにガイドさ
れてチャンバ１１内に導入される。
【００１２】図示のビーム発生装置には磁場発生装置１
７及び磁場制御装置１８が備えられており、磁場発生装
置１７はプラズマ源１５と陽極１２との間に配置されて
いる。そして、磁場制御装置１８は磁場発生装置１７の
前方、つまり、陽極１２側に配置されている。
７及び磁場制御装置１８が備えられており、磁場発生装
置１７はプラズマ源１５と陽極１２との間に配置されて
いる。そして、磁場制御装置１８は磁場発生装置１７の
前方、つまり、陽極１２側に配置されている。
【００１３】磁場発生装置１７はリング状の永久磁石１
７ａを備えており、この永久磁石１７ａは軸方向に着磁
され、その中心孔がビーム１６の軌道に向けられた状態
で載置台１７ａ上に配設されている。このような磁場発
生装置１７によって磁場発生装置１７とプラズマ源１５
との間にプラズマビーム１６に沿ってカスプ状の磁場又
はミラー状の磁場勾配を有する磁場を発生させる。
７ａを備えており、この永久磁石１７ａは軸方向に着磁
され、その中心孔がビーム１６の軌道に向けられた状態
で載置台１７ａ上に配設されている。このような磁場発
生装置１７によって磁場発生装置１７とプラズマ源１５
との間にプラズマビーム１６に沿ってカスプ状の磁場又
はミラー状の磁場勾配を有する磁場を発生させる。
【００１４】このような磁場勾配によってプラズマビー
ム１６は磁場発生装置１７の片側又は両側でその流れが
阻害されて、その結果、プラズマビーム１６は半封じ込
め状態となる。半封じ込め状態にあるプラズマビームに
おいては、熱拡散のため、電子密度ｎe がイオン密度ｎ
i よりも大きい状態、つまり、ｎe ≧ｎi の状態とな
る。このような状態は、電子流にとって電気的に陰性の
空間電荷となって、その結果、放電電圧を上昇させるこ
とになる。さらに、中和ガス、中和粒子を閉じ込められ
たプラズマの端部から注入すると、空間における電子密
度とイオン密度との差が大きくなって（ｎe ＞ｎi ）、
結果的に放電電圧を上昇させることになる。
ム１６は磁場発生装置１７の片側又は両側でその流れが
阻害されて、その結果、プラズマビーム１６は半封じ込
め状態となる。半封じ込め状態にあるプラズマビームに
おいては、熱拡散のため、電子密度ｎe がイオン密度ｎ
i よりも大きい状態、つまり、ｎe ≧ｎi の状態とな
る。このような状態は、電子流にとって電気的に陰性の
空間電荷となって、その結果、放電電圧を上昇させるこ
とになる。さらに、中和ガス、中和粒子を閉じ込められ
たプラズマの端部から注入すると、空間における電子密
度とイオン密度との差が大きくなって（ｎe ＞ｎi ）、
結果的に放電電圧を上昇させることになる。
【００１５】前述のように、磁場発生装置１７の前方に
は磁場制御装置１８が配置されている。この磁場制御装
置１８はリング状の永久磁石１８ａを備えており、この
永久磁石１８ａは軸方向に着磁されて永久磁石１７ａと
同軸的に配置されている。また、図２に詳細に示すよう
に、永久磁石１７ａと永久磁石１８ａとの間には軸方向
に延びる遮蔽管部及びフランジ部を有する遮蔽板１８ｃ
が配置されており、この遮蔽版１８ｃによって後述する
ようにリターンフラックス（リターン磁力）による電子
流が遮蔽される。
は磁場制御装置１８が配置されている。この磁場制御装
置１８はリング状の永久磁石１８ａを備えており、この
永久磁石１８ａは軸方向に着磁されて永久磁石１７ａと
同軸的に配置されている。また、図２に詳細に示すよう
に、永久磁石１７ａと永久磁石１８ａとの間には軸方向
に延びる遮蔽管部及びフランジ部を有する遮蔽板１８ｃ
が配置されており、この遮蔽版１８ｃによって後述する
ようにリターンフラックス（リターン磁力）による電子
流が遮蔽される。
【００１６】永久磁石１８ａは図示のように載置台１８
ｂ上に配置されており、この載置台１８ｂは駆動機構１
９によって実線矢印２０で示す方向に駆動される。駆動
機構１９はチャンバ外部に配置された駆動用モータ１９
ａを備えており、この駆動用モータ１９ａの駆動軸には
傘歯車１９ｂが取り付けられている。さらに、駆動機構
１９はビーム軸に平行に延びる軸ねじ１９ｃを備えてお
り、この軸ねじ１９ｃは支持台１９ｄに支持されてい
る。軸ねじ１９ｃの一端には傘歯車１９ｅが取り付けら
れて、この傘歯車１９ｅは傘歯車１９ｂと噛み合ってい
る。従って、駆動用モータ１９ａを回転駆動することに
よって、載置台１８ｄ、つまり、永久磁石１８ａは軸ね
じ１９ｃに沿って移動することになる。
ｂ上に配置されており、この載置台１８ｂは駆動機構１
９によって実線矢印２０で示す方向に駆動される。駆動
機構１９はチャンバ外部に配置された駆動用モータ１９
ａを備えており、この駆動用モータ１９ａの駆動軸には
傘歯車１９ｂが取り付けられている。さらに、駆動機構
１９はビーム軸に平行に延びる軸ねじ１９ｃを備えてお
り、この軸ねじ１９ｃは支持台１９ｄに支持されてい
る。軸ねじ１９ｃの一端には傘歯車１９ｅが取り付けら
れて、この傘歯車１９ｅは傘歯車１９ｂと噛み合ってい
る。従って、駆動用モータ１９ａを回転駆動することに
よって、載置台１８ｄ、つまり、永久磁石１８ａは軸ね
じ１９ｃに沿って移動することになる。
【００１７】上述のようにして永久磁石１８ａを移動す
ることによって、永久磁石１８ａと永久磁石１７ａとの
相対距離が変化することになって、永久磁石１７ａによ
る磁場勾配が変化することなる。つまり、永久磁石１８
ａと永久磁石１７ａとの相対距離が大きくなれば、永久
磁石１７ａによる磁場勾配が緩和されることになる。言
い換えると、永久磁石１７ａの中心磁場強度は永久磁石
１８ａの中心軸上磁場と永久磁石１７ａの中心軸上磁場
との合成で決定されるから、両永久磁石間距離の変化は
磁場強度の変化となる。
ることによって、永久磁石１８ａと永久磁石１７ａとの
相対距離が変化することになって、永久磁石１７ａによ
る磁場勾配が変化することなる。つまり、永久磁石１８
ａと永久磁石１７ａとの相対距離が大きくなれば、永久
磁石１７ａによる磁場勾配が緩和されることになる。言
い換えると、永久磁石１７ａの中心磁場強度は永久磁石
１８ａの中心軸上磁場と永久磁石１７ａの中心軸上磁場
との合成で決定されるから、両永久磁石間距離の変化は
磁場強度の変化となる。
【００１８】ここで、図３も参照して、いま、永久磁石
１７ａ及び永久磁石１８ａの対向磁極がそれぞれ同極
（例えば、Ｓ極）であるとすると、永久磁石１７ａ及び
永久磁石１８ａが最も接近した状態（図３（ａ）に示す
状態）では永久磁石１７ａ及び１８ａともにその中心部
の磁束密度は弱められることになる。この結果、磁場勾
配が弱くなって、プラズマビーム１６の径が大きくな
る。そして、放電電圧が低下することになる。なお、図
３（ａ）に示す状態では、永久磁石１８ａの中心孔内に
遮蔽管部が位置し、さらに、フランジ部は永久磁石１７
ａと永久磁石１８ａとの境界上に位置して、遮蔽版１８
ｃによってリターンフラックスによる電子流が遮蔽され
る。
１７ａ及び永久磁石１８ａの対向磁極がそれぞれ同極
（例えば、Ｓ極）であるとすると、永久磁石１７ａ及び
永久磁石１８ａが最も接近した状態（図３（ａ）に示す
状態）では永久磁石１７ａ及び１８ａともにその中心部
の磁束密度は弱められることになる。この結果、磁場勾
配が弱くなって、プラズマビーム１６の径が大きくな
る。そして、放電電圧が低下することになる。なお、図
３（ａ）に示す状態では、永久磁石１８ａの中心孔内に
遮蔽管部が位置し、さらに、フランジ部は永久磁石１７
ａと永久磁石１８ａとの境界上に位置して、遮蔽版１８
ｃによってリターンフラックスによる電子流が遮蔽され
る。
【００１９】ここで、永久磁石１８ａを移動して、永久
磁石１８ａと永久磁石１７ａとを離すと（図３（ｂ）に
示す状態）、両磁石相互の干渉が弱まる。この結果、プ
ラズマビーム１６の径が小さくなって、放電電圧が上昇
することになる。そして、永久磁石１８ａをさらに移動
させて零磁場点を越えると、このポイント（零磁場点）
においてもう一つのカスプ磁場が形成されることにな
る。これによって、放電電圧がさらに上昇することにな
る。なお、図３（ｂ）に示す状態では遮蔽版１８ｃは永
久磁石１７ａと永久磁石１８ａの間に位置して、これに
よって、リターンフラックスによる電子流が遮蔽され
る。
磁石１８ａと永久磁石１７ａとを離すと（図３（ｂ）に
示す状態）、両磁石相互の干渉が弱まる。この結果、プ
ラズマビーム１６の径が小さくなって、放電電圧が上昇
することになる。そして、永久磁石１８ａをさらに移動
させて零磁場点を越えると、このポイント（零磁場点）
においてもう一つのカスプ磁場が形成されることにな
る。これによって、放電電圧がさらに上昇することにな
る。なお、図３（ｂ）に示す状態では遮蔽版１８ｃは永
久磁石１７ａと永久磁石１８ａの間に位置して、これに
よって、リターンフラックスによる電子流が遮蔽され
る。
【００２０】ここで、図４を参照して（なお、図４では
遮蔽板１８ｃが省略されている）、いま、永久磁石１７
ａ及び永久磁石１８ａの対向磁極がそれぞれ異磁極であ
るとすると、永久磁石１７ａ及び永久磁石１８ａが最も
接近した状態（図４（ａ）に示す状態）では、永久磁石
１７ａ及び１８ａともにその中心部の磁束密度は強めら
れ、磁場勾配が大きくなる。その結果、プラズマビーム
１６の径が小さくなって、放電電圧が増大することにな
る。永久磁石１８ａを移動して、永久磁石１８ａと永久
磁石１７ａとを離すと（図４（ｂ）に示す状態）、両磁
石相互の干渉が弱まる。つまり、磁束密度が小さくなっ
て、プラズマビーム１６の径が大きくなり、放電電圧は
低下することになる。さらに、永久磁石１８ａを移動し
て、図４（ｃ）に示す状態となって零磁場点を越える
と、カスプ磁場が二つ形成されて放電電圧は増大する。
遮蔽板１８ｃが省略されている）、いま、永久磁石１７
ａ及び永久磁石１８ａの対向磁極がそれぞれ異磁極であ
るとすると、永久磁石１７ａ及び永久磁石１８ａが最も
接近した状態（図４（ａ）に示す状態）では、永久磁石
１７ａ及び１８ａともにその中心部の磁束密度は強めら
れ、磁場勾配が大きくなる。その結果、プラズマビーム
１６の径が小さくなって、放電電圧が増大することにな
る。永久磁石１８ａを移動して、永久磁石１８ａと永久
磁石１７ａとを離すと（図４（ｂ）に示す状態）、両磁
石相互の干渉が弱まる。つまり、磁束密度が小さくなっ
て、プラズマビーム１６の径が大きくなり、放電電圧は
低下することになる。さらに、永久磁石１８ａを移動し
て、図４（ｃ）に示す状態となって零磁場点を越える
と、カスプ磁場が二つ形成されて放電電圧は増大する。
【００２１】永久磁石１７ａ及び１８ａを通過したプラ
ズマビームは永久磁石１２ａに導かれて陽極１２に達す
ることになる。
ズマビームは永久磁石１２ａに導かれて陽極１２に達す
ることになる。
【００２２】上述のように、永久磁石１８ａを移動させ
ることによって、磁場強度を変化させて放電電圧の制御
を行うことができる。なお、放電電圧の制御を行う際に
は、磁場強度の変化が大きくなる（距離）だけ永久磁石
１８ａを移動させれば十分であるから、永久磁石１８ａ
の反転磁場点までの距離移動させるようにすればよい。
従って、永久磁石１８ａの移動範囲は図１に実線矢印２
１で示す範囲であればよい。
ることによって、磁場強度を変化させて放電電圧の制御
を行うことができる。なお、放電電圧の制御を行う際に
は、磁場強度の変化が大きくなる（距離）だけ永久磁石
１８ａを移動させれば十分であるから、永久磁石１８ａ
の反転磁場点までの距離移動させるようにすればよい。
従って、永久磁石１８ａの移動範囲は図１に実線矢印２
１で示す範囲であればよい。
【００２３】なお、上述の実施例では、永久磁石１８ａ
を永久磁石１７ａの前方（陽極側）に配置する例につい
て説明したが、永久磁石１８ａは永久磁石１７ａの後方
（プラズマ源側）に配置するようにしてもよく、さらに
は、永久磁石１８ａの外径及び内径を永久磁石１７ａの
それよりも大きくして永久磁石１８ａを永久磁石１７ａ
と同軸的にしかも永久磁石１７ａの外周面外側に配置す
るようにしてもよい。いずれにしても、永久磁石１８ａ
をビーム軌道に沿って永久磁石１７ａと相対的に移動す
ることによって、永久磁石１７ａによる磁場強度、つま
り、磁場勾配を変化させるようにすればよい。
を永久磁石１７ａの前方（陽極側）に配置する例につい
て説明したが、永久磁石１８ａは永久磁石１７ａの後方
（プラズマ源側）に配置するようにしてもよく、さらに
は、永久磁石１８ａの外径及び内径を永久磁石１７ａの
それよりも大きくして永久磁石１８ａを永久磁石１７ａ
と同軸的にしかも永久磁石１７ａの外周面外側に配置す
るようにしてもよい。いずれにしても、永久磁石１８ａ
をビーム軌道に沿って永久磁石１７ａと相対的に移動す
ることによって、永久磁石１７ａによる磁場強度、つま
り、磁場勾配を変化させるようにすればよい。
【００２４】次に、図５を参照して、本発明によるビー
ム発生装置の他の実施例について説明する。なお、図５
においては、図１に示す実施例と同一の構成要素につい
ては同一の参照番号を付し説明を省略する。
ム発生装置の他の実施例について説明する。なお、図５
においては、図１に示す実施例と同一の構成要素につい
ては同一の参照番号を付し説明を省略する。
【００２５】この実施例では、磁場発生装置１７として
用いられる永久磁石１７ａの外周面には電磁コイル２２
が配設されており、この電磁コイル２２が後述するよう
に磁場制御装置として作用する。つまり、図６に示すよ
うに、この実施例では永久磁石１７ａ及び電磁コイル２
２が一体的に構成されて、載置台１７ｂ上に配置されて
いる。そして、電磁コイル２２は可変電源２３に接続さ
れて励磁される。
用いられる永久磁石１７ａの外周面には電磁コイル２２
が配設されており、この電磁コイル２２が後述するよう
に磁場制御装置として作用する。つまり、図６に示すよ
うに、この実施例では永久磁石１７ａ及び電磁コイル２
２が一体的に構成されて、載置台１７ｂ上に配置されて
いる。そして、電磁コイル２２は可変電源２３に接続さ
れて励磁される。
【００２６】前述のように、永久磁石１７ａによって形
成されるカスプ磁場によってプラズマビーム１６は閉じ
込められてその放電電圧が上昇する。この際、電磁コイ
ル２２によって磁場（以下阻害磁場と呼ぶ）を形成する
と、この阻害磁場によってカスプ磁場の磁場勾配が弱め
られ、この結果、プラズマビーム１６の閉じ込め効果が
緩和されることになる。つまり、プラズマビーム１６の
流れが良好になって放電電圧の上昇が阻害されることに
なる。
成されるカスプ磁場によってプラズマビーム１６は閉じ
込められてその放電電圧が上昇する。この際、電磁コイ
ル２２によって磁場（以下阻害磁場と呼ぶ）を形成する
と、この阻害磁場によってカスプ磁場の磁場勾配が弱め
られ、この結果、プラズマビーム１６の閉じ込め効果が
緩和されることになる。つまり、プラズマビーム１６の
流れが良好になって放電電圧の上昇が阻害されることに
なる。
【００２７】上記の阻害磁場強度は可変電源２３から電
磁コイル２２への供給電流を調整することによって調整
される。そして、阻害磁場強度の変化によってカスプ磁
場の磁場勾配が変化して、これによって、放電電圧が制
御される。
磁コイル２２への供給電流を調整することによって調整
される。そして、阻害磁場強度の変化によってカスプ磁
場の磁場勾配が変化して、これによって、放電電圧が制
御される。
【００２８】ところで、図５に示す実施例では電磁コイ
ル２２を永久磁石１７ａの外周面に配置する例について
説明したが、永久磁石１７ａと電磁コイル１７ａとの位
置関係は種々設定することができる。例えば、図７
（ａ）に示すように、電磁コイル２２として永久磁石１
７ａと同一の内径及び外径を有するコイルを用いて、永
久磁石１７ａの右端面（陽極側面）に密接してしかも同
軸的に電磁コイル２２を配置するようにしてもよい。こ
の際、永久磁石１７ａの中心をＰ、電磁コイル２２の左
端面から中心Ｐまでの距離をＬ、電磁コイル２２の外径
をφＤとすると、Ｌ≦φＤに規定される。また、図７
（ｂ）に示すように永久磁石１７ａと電磁コイル２２と
をギャップ（空間）をおいて同軸的に配置するようにし
てもよい。この際にも永久磁石１７ａと電磁コイル２２
の関係はＬ≦φＤに規定される。
ル２２を永久磁石１７ａの外周面に配置する例について
説明したが、永久磁石１７ａと電磁コイル１７ａとの位
置関係は種々設定することができる。例えば、図７
（ａ）に示すように、電磁コイル２２として永久磁石１
７ａと同一の内径及び外径を有するコイルを用いて、永
久磁石１７ａの右端面（陽極側面）に密接してしかも同
軸的に電磁コイル２２を配置するようにしてもよい。こ
の際、永久磁石１７ａの中心をＰ、電磁コイル２２の左
端面から中心Ｐまでの距離をＬ、電磁コイル２２の外径
をφＤとすると、Ｌ≦φＤに規定される。また、図７
（ｂ）に示すように永久磁石１７ａと電磁コイル２２と
をギャップ（空間）をおいて同軸的に配置するようにし
てもよい。この際にも永久磁石１７ａと電磁コイル２２
の関係はＬ≦φＤに規定される。
【００２９】同様に、図７（ｃ）に示すように、電磁コ
イル２２としてその内径が永久磁石１７ａの外径よりも
大きいコイルを用いて電磁コイル２２を永久磁石１７ａ
と同軸的にしかも互いに重なり合うように配置してもよ
く、図７（ｄ）に示すように電磁コイル２２を陽極側に
ずらして配置するようにしてもよい。さらに、図７
（ｅ）に示すように電磁コイル２２をプラズマ源側にず
らして配置するようにしてもよい。
イル２２としてその内径が永久磁石１７ａの外径よりも
大きいコイルを用いて電磁コイル２２を永久磁石１７ａ
と同軸的にしかも互いに重なり合うように配置してもよ
く、図７（ｄ）に示すように電磁コイル２２を陽極側に
ずらして配置するようにしてもよい。さらに、図７
（ｅ）に示すように電磁コイル２２をプラズマ源側にず
らして配置するようにしてもよい。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明では磁場発
生装置によってプラズマビーム内の電子流れを加速する
とともに磁場制御装置によって磁場勾配を制御するよう
にしているから、必要に応じてプラズマビームの放電電
圧を制御することができ、この結果、構造を簡単にでき
てしかも安定してプラズマビームの発生及び制御を行う
ことができるという効果がある。
生装置によってプラズマビーム内の電子流れを加速する
とともに磁場制御装置によって磁場勾配を制御するよう
にしているから、必要に応じてプラズマビームの放電電
圧を制御することができ、この結果、構造を簡単にでき
てしかも安定してプラズマビームの発生及び制御を行う
ことができるという効果がある。
【図１】本発明によるビーム発生装置の一実施例を示す
図である。
図である。
【図２】図１に示すビーム発生装置において磁場制御用
永久磁石と遮蔽板との関係を示す図である。
永久磁石と遮蔽板との関係を示す図である。
【図３】磁場制御用永久磁石による磁場制御の一例を説
明するための図である。
明するための図である。
【図４】磁場制御用永久磁石による磁場制御の他の例を
説明するための図である。
説明するための図である。
【図５】本発明によるビーム発生装置の他の実施例を示
す図である。
す図である。
【図６】図５に示すビーム発生装置において、磁場発生
用永久磁石と電磁コイルとの位置関係を示す図である。
用永久磁石と電磁コイルとの位置関係を示す図である。
【図７】磁場発生用永久磁石と電磁コイルとの他の位置
関係の他の例を示す図である。
関係の他の例を示す図である。
１１ チャンバ １２ 陽極 １３ 陰極 １４ 放電電源 １５ プラズマ源 １６ プラズマビーム １７ 磁場発生装置 １８ 磁場制御装置 １９ 駆動機構 ２２ 電磁コイル ２３ 可変電源
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H05H 1/10 H05H 1/11 H05H 1/14 H05H 1/54
Claims (9)
- 【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、該プラズマ源との間の空間に空間電荷を発
生させる磁場勾配を備える磁場を発生させる磁場発生手
段と、該磁場強度を変化させて前記磁場勾配を制御する
磁場制御手段とを有することを特徴とするビーム発生装
置。 - 【請求項２】 請求項１に記載されたビーム発生装置に
おいて、前記磁場発生手段は前記磁場としてカスプ状磁
場及びミラー状磁場の少なくとも一方を発生するように
したことを特徴とするビーム発生装置。 - 【請求項３】 請求項１に記載されたビーム発生装置に
おいて、前記磁場発生手段は前記プラズマビーム軌道を
取り囲むようにして配置された第１の永久磁石を備える
ことを特徴とするビーム発生装置。 - 【請求項４】 請求項３に記載されたビーム発生装置に
おいて、前記磁場制御手段は、第２の永久磁石と、該第
２の永久磁石と前記第１の永久磁石との相対的位置関係
を変化させる移動手段とを有することを特徴とするビー
ム発生装置。 - 【請求項５】 請求項４に記載されたビーム発生装置に
おいて、前記第２の永久磁石は前記第１の永久磁石と同
軸的に配置されており、前記移動手段は前記第２の永久
磁石を前記プラズマビーム軌道に沿って移動するように
したことを特徴とするビーム発生装置。 - 【請求項６】 請求項５に記載されたビーム発生装置に
おいて、さらに前記プラズマビームを受ける電極部を備
え、前記第１及び前記第２の永久磁石は前記プラズマ源
と前記電極部との間に配置されていることを特徴とする
ビーム発生装置。 - 【請求項７】 請求項３に記載されたビーム発生装置に
おいて、前記磁場制御手段は、電磁コイルと、該電磁コ
イルへの供給電流を調整する可変電源手段とを備えるこ
とを特徴とするビーム発生装置。 - 【請求項８】 請求項７に記載されたビーム発生装置に
おいて、前記電磁コイルは前記第１の永久磁石と同軸的
に配置されていることを特徴とするビーム発生装置。 - 【請求項９】 請求項８に記載されたビーム発生装置に
おいて、さらに前記プラズマビームを受ける電極部を備
え、前記第１の永久磁石及び前記電磁コイルは前記プラ
ズマ源と前記電極部との間に配置されていることを特徴
とするビーム発生装置。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5328698A JP2879406B2 (ja) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | ビーム発生装置 |
| DE69421157T DE69421157T2 (de) | 1993-12-21 | 1994-12-20 | Plasmastrahl-Erzeugungsverfahren und Vorrichtung die einen Hochleistungsplasmastrahl erzeugen Kann |
| 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 |
| EP94120231A EP0660372B1 (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 |
|---|---|---|---|
| JP5328698A JP2879406B2 (ja) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | ビーム発生装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07192888A JPH07192888A (ja) | 1995-07-28 |
| JP2879406B2 true JP2879406B2 (ja) | 1999-04-05 |
Family
ID=18213181
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5328698A Expired - Fee Related JP2879406B2 (ja) | 1993-12-21 | 1993-12-24 | ビーム発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2879406B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6583684B2 (ja) * | 2016-01-08 | 2019-10-02 | 三菱重工業株式会社 | プラズマ加速装置およびプラズマ加速方法 |
-
1993
- 1993-12-24 JP JP5328698A patent/JP2879406B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07192888A (ja) | 1995-07-28 |
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