JPS58117699A - Plasma device - Google Patents

Plasma device

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Publication number
JPS58117699A
JPS58117699A JP57000104A JP10482A JPS58117699A JP S58117699 A JPS58117699 A JP S58117699A JP 57000104 A JP57000104 A JP 57000104A JP 10482 A JP10482 A JP 10482A JP S58117699 A JPS58117699 A JP S58117699A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
anode
plasma
cathode
magnetic field
potential
Prior art date
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Pending
Application number
JP57000104A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
影山 賀都鴻
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Priority to JP57000104A priority Critical patent/JPS58117699A/en
Publication of JPS58117699A publication Critical patent/JPS58117699A/en
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 発明の属する技術分野 本発明は開放系磁場によるプラズマ閉じ込めを可能とす
るプラズマ装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a plasma device that enables plasma confinement using an open magnetic field.

従来技術及び其の問題点 開放系磁場でプラスiを閉じ込める場合、プラズマの閉
じ込め時間を長くすることが該融合炉で必要なことはよ
く知られているが、該融合炉以外の用途に使用されるプ
ラズマ装置に於ても、閉じ込め時間を長くすればプラズ
マ発生装置の消費電力が少くて済み、プラズマの密度を
高くすることができ、更にプラズマを包囲する固体壁へ
の熱入力が軽減されるなど、大きな効果が得られる。開
放系磁場によるブラズi閉じ込めで閉じ込め時間を長く
する九めKは、開放端におけるプラギングが必要とされ
る。このことは、たとえば、C・Gormezano;
Reduction of Losses in Op
en−Bidedlldagnetic  Traps
;Nuclear  Fusion、19 (’79)
、8゜1085  tどの文献に記載されている0プラ
ギングには高周波によるものと静電場によるものかあシ
、静電場によるものには電極を用いる電極法と、タンデ
ムでシー形磁場による両極性電位閉じ込めがあシ、これ
らはいずれも研究途上にある。この電極法には、カスプ
磁場のポイント及びラインカスプに陽極及び陰極からな
ゐ静電プラグを用いた電磁トラップがある。第1図は電
磁トラップの原理図で、文#TJ 、Dolan、B、
L、5tansfieldand J、M、Larse
a;Plasma Potential in ele
ctrostati−cally dlugged C
u1pl and m1rrors;The Phyc
lcsof Fluids、、j(’75)、10.1
383 K掲載され九ものでに軸対称に捲かれ、カスプ
磁場を形成する。(2)はポイントカスプに配設された
中空円筒状の陽極、(3)はポイントカスプに配設され
た中空円筒状の陰極、(4)はラインカスプに配設され
た2個1組の環状の陽極、(5)はラインカスプに配設
された2個1組の環状の陰極である。この2個1組のコ
イル(1)に挾まれた空間及びコイル(1)の内部の空
間には一つの図示されない真空容器が配設され、この真
空容器にはプラズマとなるべき気体が充填され、陰極(
3)の少なくとも一万の陽極Q)の反対の側には図示さ
れない電子銃が配設され、この電子銃から射出された電
子は、陰極(3)及び陽極(2)を貫通して図示されな
い真空容器内部を運動し、充填され九気体をイオン化し
てプラズマが形成される。点線(6)!、プラズマの存
在する空間の境界を示す。陰極(3)及び陰極(5)の
電位を零、陽極し)及び陽極(4)の電位をφムとした
とき、Z軸近傍の空間電位φ唸#!2図に示す様に分布
する。プラズマの存在する空間の電位はφCで、O〈φ
e〈φムである。プラズマの存在する空間の両側には、
陽極(2)の内部に電位の山が形成され、電位の最も高
い所で電位はφC+φiとなる。イオンの電価をZe、
電子の電価な−eとおいたとき、エネルギがぁφ監よシ
小さいイオン及び運動エネルギがCφのよシ小さい電子
はプラズマの存在する空間から磁場方向に脱出できず、
イオンは矢印(7)に示す様に、電子は矢印(8)に示
す様に反射されてプラズマに1i4される。すなわち、
プラズマのイオン温度をTl、電子温度をTeとすると
き、φi>kT1/Ze、φ。> kT6 / e  
   −(1)とすることにより、プラズマの開放端に
おけるプラギングができ、閉じ込め時間を格段に改善で
きることか、従来の電磁トラップの効果でありた。
Prior art and its problems It is well known that when confining positive i in an open magnetic field, it is necessary to lengthen the plasma confinement time in the fusion reactor, but it is not used for purposes other than the fusion reactor. Even in plasma equipment, if the confinement time is increased, the power consumption of the plasma generator can be reduced, the density of the plasma can be increased, and the heat input to the solid wall surrounding the plasma can be reduced. etc., can have great effects. Plugging at the open end is required for the ninth K, which lengthens the confinement time by Blaze confinement using an open system magnetic field. This can be seen, for example, in C. Gormezano;
Reduction of Losses in Op
en-Bidedlldagnetic Traps
; Nuclear Fusion, 19 ('79)
, 8°1085 Both of these are still under research. This electrode method includes an electromagnetic trap using an electrostatic plug consisting of an anode and a cathode at the point and line cusp of the cusp magnetic field. Figure 1 is a diagram of the principle of an electromagnetic trap, written by #TJ, Dolan, B.
L, 5tansfield and J, M, Larse
a; Plasma Potential in ele
ctrostati-cally dlugged C
u1pl and m1rrors;The Phyc
lcsof Fluids,,j ('75), 10.1
383 K and is rolled up axially symmetrically with nine pieces to form a cusp magnetic field. (2) is a hollow cylindrical anode disposed at the point cusp, (3) is a hollow cylindrical cathode disposed at the point cusp, and (4) is a pair of annular anodes disposed at the line cusp. (5) is a pair of annular cathodes arranged at the line cusp. A vacuum container (not shown) is provided in the space between the two coils (1) and the space inside the coil (1), and this vacuum container is filled with gas to become plasma. ,cathode(
An electron gun (not shown) is disposed on the opposite side of the at least 10,000 anodes (Q) of 3), and electrons emitted from this electron gun pass through the cathode (3) and the anode (2) (not shown). It moves inside the vacuum container and ionizes the nine gases it fills, forming a plasma. Dotted line (6)! , indicates the boundary of the space where plasma exists. When the potentials of the cathode (3) and the cathode (5) are zero, and the potentials of the anode (3) and the anode (4) are φm, the space potential near the Z axis is φ! The distribution is as shown in Figure 2. The potential of the space where plasma exists is φC, and O〈φ
e<φum. On both sides of the space where plasma exists,
A potential mountain is formed inside the anode (2), and the potential becomes φC+φi at the highest potential point. The electric charge of the ion is Ze,
When the electric charge of an electron is set as -e, ions whose energy is smaller than Cφ and electrons whose kinetic energy is smaller than Cφ cannot escape from the space where the plasma exists in the direction of the magnetic field.
Ions are reflected as shown by the arrow (7), and electrons are reflected as shown by the arrow (8) and are returned to the plasma. That is,
When the ion temperature of the plasma is Tl and the electron temperature is Te, φi>kT1/Ze, φ. >kT6/e
-(1) enables plugging at the open end of the plasma, and the confinement time can be significantly improved, which is an effect of the conventional electromagnetic trap.

この電磁トラップにも、次の様な問題点があった。第2
図に示す如く、陽極(2)の内部に於て、空間電位は最
大匂+φeとなるが、 Δφ=φム一(φけφ。)         ・・・(
2)で与えられる陽極電位と空間電位の差−は零になら
ず、場〉0である。場が形成される原因は陽極の内部に
電子が***されて電子群を形成し、この電子群が作る
空間電荷によ静電場が形成されることである。場は2軸
からの距離rの関数であり、場:Δ1r) とあられすことかできる。電子群の作る電場の向きを考
慮して、 であることがわかる。Z軸上で電場のr成分は0である
から、〜はr=0で最大値へ’rnaX %Δφmax
 ”Δφ(0) をとる。従って陽極内で、Z軸上の電位は式Q)よシ、 φi+φe=φムーΔφmax となる。φiとφ。はプラズマの粒子数平衡等で定まる
が、概ね同様程度の太き名で、φi〜φCであるから、
Z軸上で、 となる。電磁トラップに於ては、Δφmaxが非常に大
きくなシ、はとんどφムに等しくなる結果、2軸上す表
わちr=oで、 φi〜φe〜0.r=o、        ・・・(3
)となり、式(1)が成立しないことが知られている。
This electromagnetic trap also had the following problems. Second
As shown in the figure, inside the anode (2), the space potential becomes maximum +φe, but Δφ=φmuichi (φkeφ.) ...(
The difference between the anode potential and the space potential given by 2) does not become zero, and the field is >0. The field is formed because electrons are mixed inside the anode to form a group of electrons, and the space charge created by this group of electrons forms an electrostatic field. The field is a function of the distance r from the two axes, and can be expressed as field: Δ1r). Considering the direction of the electric field created by the electron group, it can be seen that . Since the r component of the electric field is 0 on the Z axis, ~ reaches its maximum value at r=0 'rnaX %Δφmax
”Δφ(0). Therefore, the potential on the Z axis inside the anode is φi + φe = φmu Δφmax according to formula Q). φi and φ are determined by the balance of the number of particles in the plasma, etc., but they are roughly the same. Since it is a bold name of degree, φi ~ φC,
On the Z axis, . In an electromagnetic trap, Δφmax is very large and is almost equal to φm, so that on two axes, i.e., r=o, φi~φe~0. r=o, ...(3
), and it is known that equation (1) does not hold.

しかし、陽極内の大部分では式(1)が成立し、式(3
)はrの非常に小さい部分だけで成立するから電磁トラ
ップで唸静電プラグのプラズマ閉じ込め時間を増加させ
る効果は大事いが、r−oで式(:1が成立する結果静
電プラグにロスアパーチャが形成され、これを通してプ
ラズマが漏れるために、プラズマ閉じ込め時間の増加の
効果が制@されていた。
However, in most parts of the anode, equation (1) holds true, and equation (3
) holds only for a very small part of r, so the effect of increasing the plasma confinement time of the electrostatic plug using an electromagnetic trap is important, but as the equation (:1 holds true for r - o, the loss in the electrostatic plug The effect of increasing plasma confinement time was limited by the formation of an aperture through which the plasma leaked.

これが電磁トラップの、第一〇問題である。This is the tenth problem with electromagnetic traps.

次に、第3図は従来の電磁トラップのポイントカスプに
おける静電ブラダの主要部断面図で、(2)は陽極、(
萄は陰極、(9)社プラズマ第−壁を兼ねる真空容器の
一部である。前述の如く陰極(3)の陽極(2)の反対
側には、電子銃軸が置かれる。ポイントカスプにおける
他の静電プラグの陰極の陽極の反対側Ka電子銃QQに
かわってエネルギ分析器等が置かれる。いずれの−合に
も、円筒状陰極の陽極の反対側には陰極の関口を閉塞す
る形状の電位の定まった固体面が配設されている。第2
図から明らかな如く、静電プラグのポテンシャル障壁z
φiを越えたイオンは、陰極に対してφ1の電位にある
In面に、エネルギeZ(φけφ。−φW)で衝突する
Next, Figure 3 is a sectional view of the main parts of the electrostatic bladder at the point cusp of a conventional electromagnetic trap, where (2) is the anode, (2) is the anode, (
The stem is a part of the vacuum vessel that also serves as the cathode and (9) plasma third wall. As mentioned above, the electron gun shaft is placed on the opposite side of the anode (2) from the cathode (3). An energy analyzer or the like is placed in place of the Ka electron gun QQ on the opposite side of the anode from the cathode of the other electrostatic plug at the point cusp. In either case, on the opposite side of the cylindrical cathode from the anode, there is disposed a solid surface with a fixed potential and shaped to close the entrance of the cathode. Second
As is clear from the figure, the potential barrier z of the electrostatic plug
The ions exceeding φi collide with the In surface, which is at a potential of φ1 with respect to the cathode, with energy eZ (φ−φ.−φW).

φ1は正、負わるいは零になシ得るが、φけφeにくら
べて絶対値が小さく、固体面は陰極の実質的な構成要素
とみなせ、固体面に衝突したイオンは諌固体面の表面物
質をスパッタし、スパッタされた粒子の一部は陰極(3
)、陽極Q)の中空部を通りてプラズマに達し、プラズ
マの不純物イオンとなる。
φ1 can be positive, negative, or zero, but its absolute value is smaller than φ and φe, and the solid surface can be regarded as a substantial component of the cathode, and ions that collide with the solid surface are A substance is sputtered, and some of the sputtered particles are placed on the cathode (3
), it reaches the plasma through the hollow part of the anode Q) and becomes impurity ions in the plasma.

これが11Eil)ラップの第二〇問題である0核融金
プラズマではプラズマからの放射損失を少くするために
、不純物イオ/の抑制が非常に重要であシ、他の目的に
使用されるプラズマでも不純物イオンは少ないことが好
ましい。
This is 11Eil) Rupp's 20th problem. In nuclear fusion plasma, suppression of impurity ions is very important in order to reduce radiation loss from the plasma, and even in plasmas used for other purposes. It is preferable that the number of impurity ions is small.

発明の目的 本発明は斯かる事情に鑑みて為されたもので、その目的
とするところは第一に、ロスアパーチャのない静電プラ
グを提供し、もつてプラズマの閉じ込め時間の長い開放
系プラズマ装置°を提供し、第二K、スパッタリングに
よる不純物物のプラズマへの供給を少くすることができ
る静電プラグを有するプラズマ装置を提供するにある。
Purpose of the Invention The present invention has been made in view of the above circumstances, and its first purpose is to provide an electrostatic plug without loss aperture, and thereby to solve the problem of open system plasma with a long plasma confinement time. The second object is to provide a plasma device having an electrostatic plug that can reduce the supply of impurities to the plasma by sputtering.

発明の概要 静電プラグの陰極を複数の板を磁場と平行に陽極に画し
て配設した第一0部分と、第一の部分と共に箱形を形成
する第二の部分とで形成し、陽極の中空部に電在する制
御電極を配設し、その箱形陰極内部に張出部を設け、陽
極の中空部内の制御電極の電位を制御すあととでロスア
パーチャのない静電プラグをgA現し、陰極内部の張出
部近傍で逆マグネトロ/放電を形成してイオンポンプ作
用を行b<スパッタリングによる不純物が陰極の外部へ
出ることを抑制し、もうて目的を達成した。
Summary of the Invention The cathode of an electrostatic plug is formed by a first part in which a plurality of plates are arranged as an anode parallel to the magnetic field, and a second part forming a box shape together with the first part, A control electrode is installed in the hollow part of the anode, a projecting part is provided inside the box-shaped cathode, and an electrostatic plug without loss aperture is installed after controlling the potential of the control electrode in the hollow part of the anode. gA, a reverse magnetoresistive discharge was formed near the protrusion inside the cathode to perform an ion pumping action, and b<b> the impurities due to sputtering were suppressed from coming out of the cathode, and the purpose was already achieved.

尚、カスプ装置OポイントカスプK11lらず、他の磁
場配位の開放系プラズマ装置にも使える。
The cusp device O-point cusp K11l can also be used in other open system plasma devices with magnetic field configuration.

発明の実施例 第4図は本発明のプラズマ装置の主要部の一実施例を示
す静電プラグの主要部断面図であり、こO静電プラグは
第2図に示すカスプ磁場によるプラズマ装置の二つのポ
イントカスプに1第3図に示す静電プラグに替えて使用
する例を示す。カスプ磁場と静電プラグによ〉閉じ込め
られたプラズマに、接地され九図示されないりさりにシ
ースな介して接し、プラズマの存在する空間の電位φp
は、シースを径てリミタに達するイオンと電子の伝導で
定まるシース電圧に等しく、その絶対値1す1は後述す
る静電プラグの各電極の電位の絶対値よシ小さい。し)
は磁場方向に貫通した中空部を有する陽極、■は鉄陽極
(匂のプラズマの存在する空間の反対側に該陽極伐)と
離間して配設され、複数O板(11)を磁場と平行にか
つスペーサ0により間隙を設けて陽極(2)に面して配
設されて形成される第一の部分■と、該第−の部分りと
離間して陽極(2)から遠い部分に配設され、貫通孔α
心を有する板部(13と該板部Q3の外周部と該第−の
部分りの外周部とに固着される管部α9から形成される
第二の部分りから形成される陰極、りは該陰極■の第二
の部分りの板部0の貫通孔αL管部aSの中空部及び第
モの部分釘の板aυの間隙を陰極(3)と接触せずに貫
通して磁場に沿りて陽極Q)の中空部Km在する棒部a
nと、該棒部Q71に陰極■の第二の部分(至)の管部
(151の中空部に於て形成される張出部a・とから形
成される制御電極で、各電極には図示されない電源から
、陽極、制御電極、陰極の順に高い電位を与え、ポイン
トカスプに配設されて磁場の方向と平行な零でない成分
を有する電場を形成する静電プラグが構成される。
Embodiment of the Invention FIG. 4 is a sectional view of the main part of an electrostatic plug showing an embodiment of the main part of the plasma apparatus of the present invention. An example is shown in which one is used in place of the electrostatic plug shown in FIG. 3 on two point cusps. The plasma confined by the cusp magnetic field and the electrostatic plug is connected via a sheath to a grounded plate (not shown), and the potential of the space where the plasma exists is φp.
is equal to the sheath voltage determined by the conduction of ions and electrons passing through the sheath and reaching the limiter, and its absolute value 1 minus 1 is smaller than the absolute value of the potential of each electrode of the electrostatic plug, which will be described later. death)
1 is an anode with a hollow part penetrating in the direction of the magnetic field, 2 is an iron anode (the anode is placed on the opposite side of the space where the odor plasma exists), and a plurality of O plates (11) are arranged parallel to the magnetic field. A first part (2) is formed facing the anode (2) with a gap provided by the spacer 0, and a part (2) is located away from the second part and is far from the anode (2). through hole α
A cathode formed from a plate portion (13) having a core and a second portion formed from a tube portion α9 fixed to the outer periphery of the plate portion Q3 and the outer periphery of the second portion. It passes through the hollow part of the through-hole αL pipe part aS of the plate part 0 of the second part of the cathode (2) and the gap of the plate aυ of the part nail of the part (M) without contacting the cathode (3) and along the magnetic field. The hollow part Km of the anode Q) is located in the rod part a
n, and a protruding part a formed in the hollow part of the cathode (151) of the tube part (151) of the second part (to) of the cathode (1) on the rod part Q71. An electrostatic plug is constructed by applying a high potential to an anode, a control electrode, and a cathode in this order from a power source (not shown), and forming an electric field having a non-zero component parallel to the direction of the magnetic field by being disposed at the point cusp.

発明の効果 本発明によれば次のような効果が得られる。Effect of the invention According to the present invention, the following effects can be obtained.

陽極e)の中空部には、電磁トラップのポイントカスプ
における静電プラグの陽極内部と同様、電子が捕獲され
て電子群を形成し、該電子群が作る空間電荷によシミ場
が形成される。本発明における静電プラグが電磁トラッ
プのポイントカスプにおける静電プラグと異なるところ
は、本発明の静電プラグにおいては、陽極(匂の中空部
に形成される電子群の密度は制御電極(161の電位φ
8と陽極(2)の電位φaKよりて制御され、その結果
陽極e)の中空部における空間電位が制御されることで
、電磁トラップ0ポインFカスプにおける静電プラグの
様に、(萄式に示される様なr ” Oにおける電位障
壁の低下とそれKよるロスアパーチャの形成は、本発明
における静電プラグにおいては容易に回避できる。陽極
(2)の中空部における空間電位は、対称軸上すなわち
r=oで最小値φ0をとシ陽極Q)の内面の半径をR1
1とし、該制御電極はr=〜にあるとすれば、φ0は、 である。(7)式が成立するから、φa及びφgの値を
選んで上述の如く、1φ、1くφg、φa(5)である
から、φ0〉φ、(6) とすることができ、本発明における静電プラグは条件式
(6)が成立するようにして使用される。
In the hollow part of the anode e), like the inside of the anode of the electrostatic plug at the point cusp of the electromagnetic trap, electrons are captured to form an electron group, and a stain field is formed by the space charge created by the electron group. . The difference between the electrostatic plug of the present invention and the electrostatic plug at the point cusp of an electromagnetic trap is that in the electrostatic plug of the present invention, the density of the electron group formed in the hollow part of the anode (161) is higher than that of the control electrode (161). Potential φ
8 and the anode (2) potential φaK, and as a result, the space potential in the hollow part of the anode (e) is controlled, like an electrostatic plug at the electromagnetic trap 0 point F cusp, The lowering of the potential barrier at r ” O as shown and the formation of a loss aperture due to it can be easily avoided in the electrostatic plug of the present invention. The space potential in the hollow part of the anode (2) is on the axis of symmetry. In other words, if r=o and the minimum value φ0, then the radius of the inner surface of the anode Q) is R1.
1 and the control electrode is at r=~, then φ0 is. Since the formula (7) holds true, by selecting the values of φa and φg, as described above, 1φ, 1×φg, φa (5), so φ0>φ, (6) can be obtained. The electrostatic plug in is used so that conditional expression (6) is satisfied.

φにくφ、             (ηが成立して
いるから、式(5) 、 (6)を参照して、φk〈φ
、〈φ。〈す〈φa(8) が成立することがわかる。
Since φ is established, φk〈φ
,〈φ. It can be seen that 〈φa(8) holds true.

φ0が陽極(9)の中空部における空間電位の最小値で
あることから、全てのrについて、第2図に示される様
なイオン及び電子の両方についての電位障壁が形成され
ついて、ロスアパーチャが存在しないことがわかる。プ
ラズマは図示されないすζりの内部に存在し、陽極a)
の中空部に形成された電子群とは隔離されている。イオ
ンはポテンシャル障壁(φ(rtZt)→、)ZKよシ
反射され、電子はポテンシャル障壁φp−φkにより反
射される。ここでφ(rlZt)は陽極Q)の中空部の
空間電位である。(1)に対応する関係、 φ。−φp>kT1/Ze 、φ、−φk>kT、/e
−は、式(6)が成立するから、容易に実現できる。従
2て、プラズマの閉じ込め時間を大幅に増加させること
のできる開放系プラズマ装置を実現できるこれが本発明
の第一の効果である。
Since φ0 is the minimum value of the space potential in the hollow part of the anode (9), for all r, potential barriers for both ions and electrons are formed as shown in Figure 2, and the loss aperture is Turns out it doesn't exist. Plasma exists inside the not-illustrated slot, and the anode a)
It is isolated from the electron group formed in the hollow part of. Ions are reflected by the potential barrier (φ(rtZt)→, )ZK, and electrons are reflected by the potential barrier φp−φk. Here, φ(rlZt) is the space potential of the hollow part of the anode Q). The relation corresponding to (1), φ. -φp>kT1/Ze, φ, -φk>kT,/e
- can be easily realized because equation (6) holds true. Therefore, the first effect of the present invention is that it is possible to realize an open system plasma device that can significantly increase the plasma confinement time.

プラズマからは熱運動をしているイオンが静電プラグに
向りて射出される。イオンの大部分は上述の陽極(2)
の中空部の空間電位の作るポテンシャル障壁によって反
射されプラズマに戻されるが、イオンの一部は陽極伐)
の中空部を貫通して陰極■に向う。陰極■に向りたイオ
ンの一部は第一の部分りの板aDの端部に衝突するが、
大部分は該板αυの間隙を貫通して第二の部分りの管部
α9の中空部を通り抜け、1[11(13に衝突し、そ
の表面物質をスパッタする。ここで、電位φgの制御電
極(161は神都aηと張出部a・を有し、該張出部a
8の周囲は陰極の第二の部分轡の板部a3と管部(15
1及び第一0部分りの板aυにより、箱形の電位φにの
陰極の部分で囲まれる。φg〉φにであり、電位差φ2
−φには大きくなされているから、張出部a♂の周囲に
は逆マグネ)。
Ions in thermal motion are ejected from the plasma toward the electrostatic plug. Most of the ions are at the anode (2) mentioned above.
The ions are reflected by the potential barrier created by the space potential in the hollow part and returned to the plasma, but some of the ions are removed by the anode)
It passes through the hollow part of and heads toward the cathode ■. A part of the ions directed toward the cathode ■ collide with the end of the plate aD in the first part, but
Most of it passes through the gap between the plates αυ, passes through the hollow part of the tube α9 of the second part, collides with 1[11 (13), and sputters the surface material.Here, the electric potential φg is controlled. The electrode (161 has a divine capital aη and an overhanging portion a), and the overhanging portion a
8 is surrounded by the plate part a3 of the second part of the cathode and the tube part (15
1 and the first 0 parts are surrounded by a box-shaped part of the cathode at potential φ. φg〉φ, and the potential difference φ2
-φ is made large, so there is a reverse magnet around the protrusion a♂).

ン放電形電磁場配位が形成され、電子が捕獲されて電子
群が形成されている。スパッタされた板部a3の表面物
質の多くは該電子群に入射してイオン化される。この過
程は逆マグネトロン形イオンポンプの排気の過程と同じ
であシ、スパッタされた板部α3の表面物質の多くは陰
極(3)の上記箱形の部分の内面に付着するから、スパ
ッタされた物質がプラズマに供給されてプラズマの不純
物となる量を少くすることができる。これが本発明の第
二の効果である。
A discharge-type electromagnetic field configuration is formed, and electrons are captured to form an electron group. Most of the surface material of the sputtered plate portion a3 is incident on the electron group and is ionized. This process is the same as the evacuation process of an inverted magnetron type ion pump, and most of the sputtered surface material of the plate part α3 adheres to the inner surface of the box-shaped part of the cathode (3), so the sputtered The amount of substances supplied to the plasma and becoming plasma impurities can be reduced. This is the second effect of the present invention.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

11図は電磁トラップの原理図、第2図は電磁トラップ
の2軸近傍の空間電位の分布を示す線図、第3図は従来
の電磁トラップのポイントカスプにおける静電プラグの
主要部断面図、第4図は本発明のグッズマ装置の主要部
の一実施例を示す静電プラグの主要部断面図である。 (1)・・・コイル    (fi、(4)・・・陽極
(3)、(5)・・・陰極    (9)・・・真空容
器の一部aト・・板      (131・・・板部1
101貫通孔    αト・管部 aei・・・制御電極   αで・°゛棒神都ト・張出
部    C31)・・・第一の部分轡・・・第二の部
分 代理人 弁理士  則 近 憲 佑 (ほか1名) 第  1  図 第2図
Figure 11 is a diagram of the principle of an electromagnetic trap, Figure 2 is a line diagram showing the distribution of space potential near the two axes of the electromagnetic trap, Figure 3 is a sectional view of the main parts of the electrostatic plug at the point cusp of a conventional electromagnetic trap, FIG. 4 is a sectional view of the main part of an electrostatic plug showing an embodiment of the main part of the Goodsmer device of the present invention. (1)...Coil (fi, (4)...Anode (3), (5)...Cathode (9)...Part of the vacuum vessel a...Plate (131...Plate) Part 1
101 Through hole α・Pipe part aei...Control electrode α・°゛rod・Protruding part C31)...First partial name...Second partial agent Patent attorney Chika Nori Kensuke (and 1 other person) Figure 1 Figure 2

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] プラズマを収容する開放系磁場を発生する装置と、プラ
ズマの存在する空間の電位を制御する手段と、前記開放
形磁場の開放端に配設され該磁場の方向と平行な零でな
い成分を有する電場を形成する静電プラグとを具備する
プラズマ装置に於て、前記静電プラグの少くともひとつ
は、前記磁場方向に貫通し良中空部を有する陽極と、骸
陽極のプラズマの存在する空間の反対側に骸陽極と離間
して配設され、複数の坂を前記磁場と平行Kかつ間隙を
設けて陽極Kmして配設され形成される嬉−の部分と、
皺纂−の部分と離間して陽極から遠い部分に配設され、
貫通孔を有する板部と皺板部の外周部と該第−0部分の
外局部とに固着される管部から形成される第二の部分と
から形成される陰極と、諌陰極の第二の部分の板部の貫
通孔、管部の中空部及び第一の部分の板の間隙を陰極と
接触せずに貫通して磁場に涜りて陽極の中空部に延在す
る棒部と、皺棒部に陰極の第二の部分の管部の中空部に
於て形成される張出部とから形成される制御電極と、陽
極、制御電極、陰極にその順に高い電位を与える手段と
を具備することを特徴とするプラズマ装置。
a device for generating an open magnetic field containing plasma; a means for controlling the potential of a space where the plasma exists; and an electric field disposed at the open end of the open magnetic field and having a non-zero component parallel to the direction of the magnetic field. In the plasma apparatus, at least one of the electrostatic plugs has an anode that penetrates in the direction of the magnetic field and has a hollow part, and an anode that is opposite to the space where plasma exists in the skeleton anode. A curved portion that is disposed at a distance from the skeleton anode on the side and is formed by having a plurality of slopes parallel to the magnetic field and with gaps Km between the anodes;
It is arranged in a part far from the anode and separated from the wrinkled part,
a cathode formed from a plate portion having a through hole, a second portion formed from a tube portion fixed to the outer peripheral portion of the wrinkled plate portion and the external portion of the −0th portion; a rod portion that penetrates the through hole of the plate portion of the portion, the hollow portion of the tube portion, and the gap of the plate of the first portion without contacting the cathode and extends into the hollow portion of the anode against the magnetic field; a control electrode formed from a wrinkle rod portion and a protruding portion formed in a hollow portion of a tube portion of a second portion of the cathode; and means for applying a high potential to the anode, the control electrode, and the cathode in that order. A plasma device comprising:
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