JPS5853459B2 - 負イオン発生方法 - Google Patents
負イオン発生方法Info
- Publication number
- JPS5853459B2 JPS5853459B2 JP56192072A JP19207281A JPS5853459B2 JP S5853459 B2 JPS5853459 B2 JP S5853459B2 JP 56192072 A JP56192072 A JP 56192072A JP 19207281 A JP19207281 A JP 19207281A JP S5853459 B2 JPS5853459 B2 JP S5853459B2
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- JP
- Japan
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- hydrogen
- gas
- pressure side
- side space
- partition wall
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J27/00—Ion beam tubes
- H01J27/02—Ion sources; Ion guns
- H01J27/028—Negative ion sources
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Plasma Technology (AREA)
- Particle Accelerators (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、水素、重水素または三重水素（以下単に「水
素」という。
素」という。
）の負イオンを発生させるための方法に関する。
一般に、核融合用プラズマを力ｎ熱するために、加速さ
れた中性の水素をプラズマ中に供給することが行なわれ
ているが、このためには一旦水素をイオン化して正また
は負のイオンにし、加速したのち中性化する必要がある
。
れた中性の水素をプラズマ中に供給することが行なわれ
ているが、このためには一旦水素をイオン化して正また
は負のイオンにし、加速したのち中性化する必要がある
。
ところで、水素の正イオンの場合、高エネルギーになる
と、中性化の効率が著しく低下するため、より大きな加
速エネルギーを得るためには水素の負イオンを用いるの
が好ましい。
と、中性化の効率が著しく低下するため、より大きな加
速エネルギーを得るためには水素の負イオンを用いるの
が好ましい。
このような観点から、従来より各種の水素負イオン発生
手段が提案宮れている。
手段が提案宮れている。
すなわち水素を放電させてその正イオンをつくりこれを
加速してセシウム（Ｃｓ ）蒸気中に通すことによ重水
素の負イオンを発生させる方法や、水素の正イオンや中
性水素をセシウムで被覆された金属面に当てることによ
り水素の負イオンを発生させる方法や、水素とセシウム
との混合気中で放電を行なって水素の負イオンを発生濾
せる方法等が提案でれているのである。
加速してセシウム（Ｃｓ ）蒸気中に通すことによ重水
素の負イオンを発生させる方法や、水素の正イオンや中
性水素をセシウムで被覆された金属面に当てることによ
り水素の負イオンを発生させる方法や、水素とセシウム
との混合気中で放電を行なって水素の負イオンを発生濾
せる方法等が提案でれているのである。
しかしながら、このような従来の手段では、−ずれの場
合も、水素の負イオン発生プロセスが複雑であるという
問題点があるほか、水素の放電場所と水素の負イオン発
生湯所とが連通しているので、両方の条件がからみあい
極めてガス効率が悪いという問題点がある。
合も、水素の負イオン発生プロセスが複雑であるという
問題点があるほか、水素の放電場所と水素の負イオン発
生湯所とが連通しているので、両方の条件がからみあい
極めてガス効率が悪いという問題点がある。
本発明は、これらの問題点を解決しようとするもので、
簡単なプロセスでしかも極めてガス効率の良い水素の負
イオン発生方法を提供することを目的とする。
簡単なプロセスでしかも極めてガス効率の良い水素の負
イオン発生方法を提供することを目的とする。
次に、第１図を用いて本発明の水素負イオン発生方法の
原理を説明する。
原理を説明する。
従来よりパラジウム（Ｐｓ ）、バナジウム（■）。
鉄（Ｆｅ）あるいはニオブ（Ｎｂ）等の金属や、パラジ
ウムと金あるいはパラジウムと銀との合金等は、水素の
ガスを吸蔵または吸着するということが知られており、
したがってこれらの金属や合金で隔壁Ａを構威し、この
隔壁Ａで空間を２つに仕切ってから、これら２つの空間
にガス圧の差を与えると、水素のガスＨ２は高圧側空間
Ｈ８から低圧側空間ＬＳへ向けて隔壁Ａ中を拡散してゆ
くＯである。
ウムと金あるいはパラジウムと銀との合金等は、水素の
ガスを吸蔵または吸着するということが知られており、
したがってこれらの金属や合金で隔壁Ａを構威し、この
隔壁Ａで空間を２つに仕切ってから、これら２つの空間
にガス圧の差を与えると、水素のガスＨ２は高圧側空間
Ｈ８から低圧側空間ＬＳへ向けて隔壁Ａ中を拡散してゆ
くＯである。
なお、この隔壁Ａ中の水素のガスはガス分子ではなく原
子に解離しているといわれている。
子に解離しているといわれている。
このように水素のガスが隔壁Ａ中を拡散していった結果
、この水素のガスが隔壁Ａの低圧側空間ＬＳＩＣおｌる
表面から放出されるが、このとき隔壁Ａの表面ポテンシ
ャル状況によって、水素は原子状態のまま（符号のＨで
示す。
、この水素のガスが隔壁Ａの低圧側空間ＬＳＩＣおｌる
表面から放出されるが、このとき隔壁Ａの表面ポテンシ
ャル状況によって、水素は原子状態のまま（符号のＨで
示す。
）、あるいは励起状態の分子（符号のＨ２で示す。
）として、上記隔壁表面から離れてゆく。
なお、隔壁Ａの温度が高いほど、水素がこの隔壁Ａを透
過してゆく量は多い。
過してゆく量は多い。
このようにして放出された水素のうち原子状態にあるも
のＨＵｏ、７５ ｅ Ｖの電子親和力をもっているため
、これに電子ｅを供給することにより、容易に負のイオ
ンＨ−を発生させることができ、また上記放出された水
素のうち励起状態の分子Ｈｒとして存在するものに電子
ｅを衝突宮せても、容易ニ負イオンＨ−を発生させるこ
とができる。
のＨＵｏ、７５ ｅ Ｖの電子親和力をもっているため
、これに電子ｅを供給することにより、容易に負のイオ
ンＨ−を発生させることができ、また上記放出された水
素のうち励起状態の分子Ｈｒとして存在するものに電子
ｅを衝突宮せても、容易ニ負イオンＨ−を発生させるこ
とができる。
すなわち、低圧側空間ＬＳへ放出されてくる水素のガス
Ｈ９Ｈ２※に、隔壁Ａの低圧側空間ＬＳゆける表面また
はその近傍で、電子ｅを供給することによって、容易に
負イオンＨ−を発生させうろことが理解されるのである
。
Ｈ９Ｈ２※に、隔壁Ａの低圧側空間ＬＳゆける表面また
はその近傍で、電子ｅを供給することによって、容易に
負イオンＨ−を発生させうろことが理解されるのである
。
このため、本発明の方法は、水素のガスを透過しうる金
属（合金を含む）から威る隔壁で仕切られた２つの空間
の一方に、上記ガスを充填して高圧側空間を形成すると
ともに、その他方にそれよりも低いガス圧を保持するこ
とにより低圧側空間を形成して、上記高圧側空間から上
記隔壁中を拡散して上記低圧側空間へ放出される上記ガ
スに、上記隔壁の上記低圧側空間における表面またはそ
の近傍で、電子を供給することによって、上記ガスの負
イオンを発生させることを特徴としている。
属（合金を含む）から威る隔壁で仕切られた２つの空間
の一方に、上記ガスを充填して高圧側空間を形成すると
ともに、その他方にそれよりも低いガス圧を保持するこ
とにより低圧側空間を形成して、上記高圧側空間から上
記隔壁中を拡散して上記低圧側空間へ放出される上記ガ
スに、上記隔壁の上記低圧側空間における表面またはそ
の近傍で、電子を供給することによって、上記ガスの負
イオンを発生させることを特徴としている。
以下、図面により本発明の一実施例としての負イオン発
生方法について説明すると、第２図は本方法の効果を確
認するための装置についてその一部を破断して示す上面
図、第３図は第２図の徂−■線に沿う断面状態を示す模
式図、第４図は上記装置の電気回路図、第５，６図およ
び第７図ａ。
生方法について説明すると、第２図は本方法の効果を確
認するための装置についてその一部を破断して示す上面
図、第３図は第２図の徂−■線に沿う断面状態を示す模
式図、第４図は上記装置の電気回路図、第５，６図およ
び第７図ａ。
ｂはいずれも本方法の作用を説明するためのグラフであ
る。
る。
第２図に示すごとく、本発明の原理を証明するための装
置は、排気ポンプに連通ずる排気口１ａを有し内部を適
宜低圧状態にしつるケース１をそなえており、このケー
ス１内には、パラジウム管２が設けられている。
置は、排気ポンプに連通ずる排気口１ａを有し内部を適
宜低圧状態にしつるケース１をそなえており、このケー
ス１内には、パラジウム管２が設けられている。
このパラジウム管２は、そノ一端が水素ガス源に連通で
れるとともに、その他端が閉塞でれていて、これにより
パラジウム管２の内側に、水素のガスを充填でれた高圧
側空間Ｈ８が形成でれるとともに、パラジウム管２の外
側に、これよりも低いガス圧の低圧側空間ＬＳが形成σ
れる。
れるとともに、その他端が閉塞でれていて、これにより
パラジウム管２の内側に、水素のガスを充填でれた高圧
側空間Ｈ８が形成でれるとともに、パラジウム管２の外
側に、これよりも低いガス圧の低圧側空間ＬＳが形成σ
れる。
（第２，３図参照）また、パラジウム管２の外側近傍に
は、電子放出源としての２本のフィラメント３，３が設
けられており、これにようこれらのフィラメント３から
の熱電子をパラジウム管２の外表面あるいはその近傍へ
向けて供給することができるほか、パラジウム管２を加
熱することができる。
は、電子放出源としての２本のフィラメント３，３が設
けられており、これにようこれらのフィラメント３から
の熱電子をパラジウム管２の外表面あるいはその近傍へ
向けて供給することができるほか、パラジウム管２を加
熱することができる。
これにより水素のガスＨ２をパラジウム管２内へ供給す
ると、第１図において説明した原理どおり水素のガスＨ
２がパラジウム管壁を拡散により透過してパラジウム管
２の低圧側外表面から原子状態のままあるいは励起状態
にある分子として放出されるため、これらにフィラメン
ト３から熱電子が供給でれ、水素の負イオンが発生する
はずである。
ると、第１図において説明した原理どおり水素のガスＨ
２がパラジウム管壁を拡散により透過してパラジウム管
２の低圧側外表面から原子状態のままあるいは励起状態
にある分子として放出されるため、これらにフィラメン
ト３から熱電子が供給でれ、水素の負イオンが発生する
はずである。
この現象を確かめるために、ガードリング４とコレクタ
５とから成る検出器りが設けられている。
５とから成る検出器りが設けられている。
また、パラジウム管２とフィラメント３とはほぼ同一の
千筒内に配設でれておシ、これらのパラジウム管２やフ
ィラメント３と、ガードリンク４やコレクタ５との間に
は、メツシュアノード６が設けられている。
千筒内に配設でれておシ、これらのパラジウム管２やフ
ィラメント３と、ガードリンク４やコレクタ５との間に
は、メツシュアノード６が設けられている。
なお、これらの部材２〜６間の電気的な接続状態を示す
と、第４図に示すようになる。
と、第４図に示すようになる。
これによりメツシュアノード６と、パラジウム管２やフ
ィラメント３のカソード部分との間に電界が形成宮れて
、負イオンを加速放出することができるが、このままで
は水素イオンよりも軽い電子のみが加速されて、負イオ
ンの引き出しを妨げることになり、更に検出器りにて検
出される情報が電子によるものなのか、水素の負イオン
によるものなのかわからない。
ィラメント３のカソード部分との間に電界が形成宮れて
、負イオンを加速放出することができるが、このままで
は水素イオンよりも軽い電子のみが加速されて、負イオ
ンの引き出しを妨げることになり、更に検出器りにて検
出される情報が電子によるものなのか、水素の負イオン
によるものなのかわからない。
そこで、本装置では、第３，４図に示す方向に磁束密度
Ｂの磁界をかけることにより上記幣害を防止している。
Ｂの磁界をかけることにより上記幣害を防止している。
すなわちこの磁場により電子を水素よりも非常に小さな
半径で回転させてこの電子が検出器り側へ放出でれない
ようにしているのである。
半径で回転させてこの電子が検出器り側へ放出でれない
ようにしているのである。
このことを確認したのが、第５図である。すなわちこの
第５図において、磁界をかけない〔Ｂ＝＝ガウ、；ｃ
（ｇａｕｓｓ ） ） の場合（特性曲線ａ。
第５図において、磁界をかけない〔Ｂ＝＝ガウ、；ｃ
（ｇａｕｓｓ ） ） の場合（特性曲線ａ。
ｂ参照）に比べて磁界をかけた（Ｂ＝２９０ガウス）場
合（特性曲線ｃｏｄ参照）の方が、コレクタ５を流れる
電流Ｉｃが少ないことから、電子が検出器り側へ放出さ
れていないこと換言すれば電子と水素負イオンとが分離
されていることがわかるのである。
合（特性曲線ｃｏｄ参照）の方が、コレクタ５を流れる
電流Ｉｃが少ないことから、電子が検出器り側へ放出さ
れていないこと換言すれば電子と水素負イオンとが分離
されていることがわかるのである。
な卦、この第５図において横軸はコレクタ電圧Ｖｃであ
る。
る。
また、パラジウム管２を透過する水素ガスの量を増加す
ると、放出される水素の負イオンが多くなるはずである
が、これを確認したのが第６図である。
ると、放出される水素の負イオンが多くなるはずである
が、これを確認したのが第６図である。
すなわちこの第６図にかいて、パラジウム管２内の水素
ガス圧を高め透過する水素ガスの量を増やしてゆくと、
コレクタ電流Ｉｃが多くなることから、放出される水素
の負イオンが多くなることがわかるのである。
ガス圧を高め透過する水素ガスの量を増やしてゆくと、
コレクタ電流Ｉｃが多くなることから、放出される水素
の負イオンが多くなることがわかるのである。
なお、第６図における圧力ＰＨ２は負イオンとして発生
した水素がその後ケース１の内壁等に衝突して再び水素
のガスＨ２となって排気口１ａから出てくるところの圧
力であって水素の透過量に関係している。
した水素がその後ケース１の内壁等に衝突して再び水素
のガスＨ２となって排気口１ａから出てくるところの圧
力であって水素の透過量に関係している。
また、前述の実験等から、コレクタ電流（Ｈ電流）とア
ノード電圧Ｖａあるいは圧力Ｐとの関係を求めてみると
、第７図ａ、ｂのようになった。
ノード電圧Ｖａあるいは圧力Ｐとの関係を求めてみると
、第７図ａ、ｂのようになった。
このようにして、本方法の原理およびその有効性が上記
の装置によって確認されたのである。
の装置によって確認されたのである。
なお、前述の実施例では、電子放出体とし“（フィラメ
ント３が用いられたが、第８図に示すようにパラジウム
やバナジウム等の金属や合金から成る隔壁Ａの低圧側空
間ＬＳにおける表面に、電子放出体として、隔壁Ａ側を
ｎ型半導体とするｐ−ｎ接合部７を設け、これに順方向
バイアス電流を流すことによって生じる負の電子親和力
をもつ表面を用いて、この表面から電子ｅと原子状態に
ある水素（この例の場合は重水素で示しである。
ント３が用いられたが、第８図に示すようにパラジウム
やバナジウム等の金属や合金から成る隔壁Ａの低圧側空
間ＬＳにおける表面に、電子放出体として、隔壁Ａ側を
ｎ型半導体とするｐ−ｎ接合部７を設け、これに順方向
バイアス電流を流すことによって生じる負の電子親和力
をもつ表面を用いて、この表面から電子ｅと原子状態に
ある水素（この例の場合は重水素で示しである。
この第８図において以下同じ。
）や励起状態にある水素分子とを発生させることにより
、水素の負イオンＤ−を発生させることもできる。
、水素の負イオンＤ−を発生させることもできる。
また、第８図中の符号８はパラジウムとバリウムあるい
はセシウムから成る表面層を示している。
はセシウムから成る表面層を示している。
以上詳述したように、本発明の負イオン発生方法によれ
ば、簡単なプロセスでしかも高いガス効率で水素の負イ
オンを発生できる利点が得られる。
ば、簡単なプロセスでしかも高いガス効率で水素の負イ
オンを発生できる利点が得られる。
第１図は本発明の負イオン発生方法の原理を説明するた
めの模式図であり、第２〜８図は本発明の一実施例とし
ての負イオン発生方法を説明するもので、第２図は本方
法の効果を確認するための装置についてその一部を破断
して示す上面図、第３図は第２図の■−■線に沿う断面
状態を示す模式図、第４図は上記装置の電気回路図、第
５，６図および第７図ａｙｂはいずれも本方法の作用を
説明するためのグラフであり、第８図はその電子放出体
の他の例を示す模式図である。 １・・・・・・ケース、１ａ・・・・・・排気口、２・
・・・・・パラジウム管、３・・・・・・フィラメント
、４・・・・・・ガードリング、５・・・・・・コレク
タ、６・・・・・・メツシュアノード、７・・・・・・
ｐ−ｎ接合部、８・・・・・・表面層、Ａ・・・・・・
隔壁、Ｈ８・・・・・・高圧側空間、ＬＳ・・・・・・
低圧側空間。
めの模式図であり、第２〜８図は本発明の一実施例とし
ての負イオン発生方法を説明するもので、第２図は本方
法の効果を確認するための装置についてその一部を破断
して示す上面図、第３図は第２図の■−■線に沿う断面
状態を示す模式図、第４図は上記装置の電気回路図、第
５，６図および第７図ａｙｂはいずれも本方法の作用を
説明するためのグラフであり、第８図はその電子放出体
の他の例を示す模式図である。 １・・・・・・ケース、１ａ・・・・・・排気口、２・
・・・・・パラジウム管、３・・・・・・フィラメント
、４・・・・・・ガードリング、５・・・・・・コレク
タ、６・・・・・・メツシュアノード、７・・・・・・
ｐ−ｎ接合部、８・・・・・・表面層、Ａ・・・・・・
隔壁、Ｈ８・・・・・・高圧側空間、ＬＳ・・・・・・
低圧側空間。
Claims (1)
- １ 水素、重水素または三重水素のガスを透過しうる金
属から成る隔壁で仕切られた２つの空間の一方に、上記
ガスを充填して高圧側空間を形成するとともに、その他
方にそれよりも低いガス圧を保持することにより低圧側
空間を形成して、上記高圧側空間から上記隔壁中を拡散
して上記低圧側空間へ放出される上記ガスに、上記隔壁
の上記低圧側空間における表面またはその近傍で、電子
を供給することによって、上記ガスの負イオンを発生さ
せることを特徴とする、負イオン発生方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56192072A JPS5853459B2 (ja) | 1981-11-30 | 1981-11-30 | 負イオン発生方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56192072A JPS5853459B2 (ja) | 1981-11-30 | 1981-11-30 | 負イオン発生方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5894741A JPS5894741A (ja) | 1983-06-06 |
| JPS5853459B2 true JPS5853459B2 (ja) | 1983-11-29 |
Family
ID=16285159
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56192072A Expired JPS5853459B2 (ja) | 1981-11-30 | 1981-11-30 | 負イオン発生方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5853459B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62149149U (ja) * | 1986-03-13 | 1987-09-21 |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2646535B2 (ja) * | 1986-11-06 | 1997-08-27 | セイコーエプソン株式会社 | イオンビーム銃 |
| US4902898A (en) * | 1988-04-26 | 1990-02-20 | Microelectronics Center Of North Carolina | Wand optics column and associated array wand and charged particle source |
| US5126287A (en) * | 1990-06-07 | 1992-06-30 | Mcnc | Self-aligned electron emitter fabrication method and devices formed thereby |
| WO1994020975A1 (en) * | 1993-03-11 | 1994-09-15 | Fed Corporation | Emitter tip structure and field emission device comprising same, and method of making same |
| US5534743A (en) * | 1993-03-11 | 1996-07-09 | Fed Corporation | Field emission display devices, and field emission electron beam source and isolation structure components therefor |
| US5561339A (en) * | 1993-03-11 | 1996-10-01 | Fed Corporation | Field emission array magnetic sensor devices |
| US5903243A (en) * | 1993-03-11 | 1999-05-11 | Fed Corporation | Compact, body-mountable field emission display device, and display panel having utility for use therewith |
| US5583393A (en) * | 1994-03-24 | 1996-12-10 | Fed Corporation | Selectively shaped field emission electron beam source, and phosphor array for use therewith |
| US5629583A (en) * | 1994-07-25 | 1997-05-13 | Fed Corporation | Flat panel display assembly comprising photoformed spacer structure, and method of making the same |
| US5828288A (en) * | 1995-08-24 | 1998-10-27 | Fed Corporation | Pedestal edge emitter and non-linear current limiters for field emitter displays and other electron source applications |
| US5688158A (en) * | 1995-08-24 | 1997-11-18 | Fed Corporation | Planarizing process for field emitter displays and other electron source applications |
| US5844351A (en) * | 1995-08-24 | 1998-12-01 | Fed Corporation | Field emitter device, and veil process for THR fabrication thereof |
| JP6407991B2 (ja) * | 2013-07-09 | 2018-10-17 | フェニックス ニュークリア ラブズ エルエルシー | 高信頼性長寿命負イオン源 |
-
1981
- 1981-11-30 JP JP56192072A patent/JPS5853459B2/ja not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62149149U (ja) * | 1986-03-13 | 1987-09-21 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5894741A (ja) | 1983-06-06 |
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