JPS6037700A - 陰イオン源 - Google Patents
陰イオン源Info
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- JPS6037700A JPS6037700A JP59137380A JP13738084A JPS6037700A JP S6037700 A JPS6037700 A JP S6037700A JP 59137380 A JP59137380 A JP 59137380A JP 13738084 A JP13738084 A JP 13738084A JP S6037700 A JPS6037700 A JP S6037700A
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- JP
- Japan
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- plasma
- source according
- anion source
- anion
- magnetic
- Prior art date
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- Pending
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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
-
- 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
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
- Plasma Technology (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は陰イオン源に関する。陰イオン源は。
例えば磁気閉込め融合装置で得られるプラズマを熱核温
度に加熱する有効な手段として使用される高エネルギー
中性原子ビームの製造に有利に適用される。
度に加熱する有効な手段として使用される高エネルギー
中性原子ビームの製造に有利に適用される。
現在までに使用されている原子ビームは８０Ｋ ｅ Ｖ
／核子以下のエネルギーを有しており、陽イオンを前記
エネルギーまで加速することにより製造され、次いでこ
れらのイオンはガス分子との価突により中性化される。
／核子以下のエネルギーを有しており、陽イオンを前記
エネルギーまで加速することにより製造され、次いでこ
れらのイオンはガス分子との価突により中性化される。
しかし乍ら、陽イオンの中性化効率は、そのエネルギー
が上昇すると低下する。
が上昇すると低下する。
将来の核融合炉中でのプラズマの加熱は８０Ｋ ｅ Ｖ
／核子以上のエネルギー値を有する原子ビームが必要で
ある。これら高エネルギーの１「お」二びＤ−イオンは
中性化効率が良好である（〉６０％）ので、これら陰イ
オンは８０ Ｋｅ ■／核子以」二のエネルギーを有す
る原子ビームのｆｉ８！造において陽イオンより関心が
もたれる。
／核子以上のエネルギー値を有する原子ビームが必要で
ある。これら高エネルギーの１「お」二びＤ−イオンは
中性化効率が良好である（〉６０％）ので、これら陰イ
オンは８０ Ｋｅ ■／核子以」二のエネルギーを有す
る原子ビームのｆｉ８！造において陽イオンより関心が
もたれる。
従来、重水素および水素の陰イオン源は種々の粒子加速
器、より詳細にはｖａｎ ｄｅ Ｇｒａａｒｔａｎｃｌ
ｅｎ＋加速器に使用され−Ｃきた。その電）ｌ（密度は
数ダースのミクロアンペアに制限された。現在まで加速
器に使用されている水素または重水素陰イオンの製造方
法は次のとおりである。
器、より詳細にはｖａｎ ｄｅ Ｇｒａａｒｔａｎｃｌ
ｅｎ＋加速器に使用され−Ｃきた。その電）ｌ（密度は
数ダースのミクロアンペアに制限された。現在まで加速
器に使用されている水素または重水素陰イオンの製造方
法は次のとおりである。
１）二重電子捕＆：数ＫｅＶの陽イオンビームが、アル
カリ金属蒸気またはガス状ターゲットを通過するときに
部分的に陰イオンに変換される（ Ｅ、 Ｂ。
カリ金属蒸気またはガス状ターゲットを通過するときに
部分的に陰イオンに変換される（ Ｅ、 Ｂ。
Ｈｏｏｐｅｒ、 Ｐ、 ＰｏｕｌｓｅｎおよびＰ、Ａ、
Ｐｉｎｃｏｓｙ−Ｊ。
Ｐｉｎｃｏｓｙ−Ｊ。
Ａｐｐｌ、 ｐｈｙｓ、 ５２．７０２７（１９８１）
）。
）。
２）表面源：プラズマの重水素陽原子がセシウム表面に
加速され、該表面で重水素陽原子は陰イオンに変換され
る（ Ｉ（、Ｐｒｅｌｃｃ、１９８０年１０月６〜１０
日の水素陰イオンおよびビームの製造および中性化に関
する第２回国際シンポジウム議事録、ＢＮＬレボ−）
５１３０４．１９８１．１４５頁）。
加速され、該表面で重水素陽原子は陰イオンに変換され
る（ Ｉ（、Ｐｒｅｌｃｃ、１９８０年１０月６〜１０
日の水素陰イオンおよびビームの製造および中性化に関
する第２回国際シンポジウム議事録、ＢＮＬレボ−）
５１３０４．１９８１．１４５頁）。
６）容量源：陰イオンは反射放電（ｉ） Ｉ Ｇ源）お
よびデュオプラズマトロンの周辺部から抽出でれる（Ｋ
、ＰｒｅｌｅｃおよびＴｈ、 ５ｌｕｔｅｒｓ、４４．
１４５１（１９７５））。
よびデュオプラズマトロンの周辺部から抽出でれる（Ｋ
、ＰｒｅｌｅｃおよびＴｈ、 ５ｌｕｔｅｒｓ、４４．
１４５１（１９７５））。
最初の２つの方法に基づく強度の発生源製造の研究が多
数行われてきた。しかし乍ら、セシウム若しくはナトリ
ウム蒸気ターゲットまたはセシウム表面の製造には非常
に複雑な問題が関連している。その土、アルカリ金属に
よる融合装置には成る公害が伴う。
数行われてきた。しかし乍ら、セシウム若しくはナトリ
ウム蒸気ターゲットまたはセシウム表面の製造には非常
に複雑な問題が関連している。その土、アルカリ金属に
よる融合装置には成る公害が伴う。
高振動励起したＩ（２ｔたはＤ２分子の解離的分離によ
るＨまたはＤ−陰イオンの高度の生成という最近の発見
並びに水素プラズマ中の陰イオン高密度および重水素プ
ラズマ中で密度がより高いという観察（Ｍ、 Ｅａｃａ
ｌ、Ｇ、Ｗ、 Ｈ；ｎｎｒ １ ｔｏｎ−Ｐｈｙｓ、
１ｌｃｖ、 Ｌｃｔｔｃｒｓ−４２，１９５８（１９７
９））によって、陽イオンビーム生成の観点で発展した
マルチカスプ型プラズマ発生器からｌ−ｌ−またはＤ−
陰イオンが抽出きれるととも示唆されている。
るＨまたはＤ−陰イオンの高度の生成という最近の発見
並びに水素プラズマ中の陰イオン高密度および重水素プ
ラズマ中で密度がより高いという観察（Ｍ、 Ｅａｃａ
ｌ、Ｇ、Ｗ、 Ｈ；ｎｎｒ １ ｔｏｎ−Ｐｈｙｓ、
１ｌｃｖ、 Ｌｃｔｔｃｒｓ−４２，１９５８（１９７
９））によって、陽イオンビーム生成の観点で発展した
マルチカスプ型プラズマ発生器からｌ−ｌ−またはＤ−
陰イオンが抽出きれるととも示唆されている。
陽イオン源として用いられる通常のマルチカスプは、プ
ラズマの抽出表面１除く全表面上部の、耐熱金属、例え
ばタングステン類の熱フィラメントにより放出される高
エネルギーの一次電子をプラズマ内に閉込める永久磁石
により得られる多極磁場の存在によって％徴づけられる
。通常のマルチカスプはまたフィラメントの位のＩＫよ
っても特徴づけられる。このフィラメントはプラズマ内
で且つ多極磁場外に配置しなければなら寿い。これらの
全ての特徴は一次電子の閉込め時間によって定量的に特
徴づけられる。−次電子の閉込め時間は、陽イオン源で
はできるだけ長くでれる。
ラズマの抽出表面１除く全表面上部の、耐熱金属、例え
ばタングステン類の熱フィラメントにより放出される高
エネルギーの一次電子をプラズマ内に閉込める永久磁石
により得られる多極磁場の存在によって％徴づけられる
。通常のマルチカスプはまたフィラメントの位のＩＫよ
っても特徴づけられる。このフィラメントはプラズマ内
で且つ多極磁場外に配置しなければなら寿い。これらの
全ての特徴は一次電子の閉込め時間によって定量的に特
徴づけられる。−次電子の閉込め時間は、陽イオン源で
はできるだけ長くでれる。
通常のマルチカスプから抽出した陰イオン流は陽イオン
流に比べて小感い（０，８％）。
流に比べて小感い（０，８％）。
Ｋ、 Ｎ、 Ｌｅｕｎｇ、■ぐ、Ｗ、 Ｅｌｌｌｅｒｓ
およびＭ、Ｂａｃａｌは抽出した陰イオン流を高めるだ
めに「磁気フィルター」をマルチカスプに導入すること
を提案している（ Ｒｅｖ、 Ｓｃｉ 、 Ｉｎｓｔｒ
ｕｍ、、５４．５６．１９８６参照）。
およびＭ、Ｂａｃａｌは抽出した陰イオン流を高めるだ
めに「磁気フィルター」をマルチカスプに導入すること
を提案している（ Ｒｅｖ、 Ｓｃｉ 、 Ｉｎｓｔｒ
ｕｍ、、５４．５６．１９８６参照）。
「磁気フィルター」は、各永久磁石棒を鋼管に挿入した
システムからなっており、この管を通して磁石の加熱お
よび消磁化を防止するために水を循環させる。このプラ
ズマ発生器から抽出した陰イオン流の最高密度は約０．
１７７１ Ａ、／ｃｒｌ／Ａの放電流密度に制限される
。
システムからなっており、この管を通して磁石の加熱お
よび消磁化を防止するために水を循環させる。このプラ
ズマ発生器から抽出した陰イオン流の最高密度は約０．
１７７１ Ａ、／ｃｒｌ／Ａの放電流密度に制限される
。
本発明の目的は、陰イオン、殊に水素および重水素陰イ
オン、並び眞他のね類の陰イオンの強いビームの製造を
可能にする陰イオン源を提供することにより上述の不利
を除去することにるる。
オン、並び眞他のね類の陰イオンの強いビームの製造を
可能にする陰イオン源を提供することにより上述の不利
を除去することにるる。
それ故、本発明は行にプラズマを取囲む永久磁石によシ
形成はれた多極磁気閉込め手段（ｃｏｎｆｉ−ｇｕｒａ
ｔｉｏｎ ）−熱イオン情出嬰Ｌｋ界列：９早犯妬しハ
間に印加される電位差により付勢化され且つ２つの機能
：即ち、プラズマを形成するためにガスまたは蒸気をイ
オン化すること、および高振動レベルでガス分子を励起
することと、その間励起分子にプラズマの低速電子を解
離的に接触させることにより陰イオンの生成を助長する
ことを十分に満たす、−次電子を発生する熱イオン電子
放出器、より構成されるガス捷たは蒸気プラズマ発生器
を有し、且つまた：陰イオン抽出システムを有する陰イ
オン源において、多極磁気閉込めを形成する永久磁石の
数および配置は、−次電子の閉込め時間が１０−７およ
び１ｏ−６秒間にあるように選択され。
形成はれた多極磁気閉込め手段（ｃｏｎｆｉ−ｇｕｒａ
ｔｉｏｎ ）−熱イオン情出嬰Ｌｋ界列：９早犯妬しハ
間に印加される電位差により付勢化され且つ２つの機能
：即ち、プラズマを形成するためにガスまたは蒸気をイ
オン化すること、および高振動レベルでガス分子を励起
することと、その間励起分子にプラズマの低速電子を解
離的に接触させることにより陰イオンの生成を助長する
ことを十分に満たす、−次電子を発生する熱イオン電子
放出器、より構成されるガス捷たは蒸気プラズマ発生器
を有し、且つまた：陰イオン抽出システムを有する陰イ
オン源において、多極磁気閉込めを形成する永久磁石の
数および配置は、−次電子の閉込め時間が１０−７およ
び１ｏ−６秒間にあるように選択され。
且つ熱イオン電子放出器は、隣接する２つの永久磁石に
より形成はれる磁場の「ネック」とプラズマの中央との
間の多極磁場に一上記「ネック（複数）」の近くに配置
されている、ことを特徴とする陰イオン源。
より形成はれる磁場の「ネック」とプラズマの中央との
間の多極磁場に一上記「ネック（複数）」の近くに配置
されている、ことを特徴とする陰イオン源。
本発明によるイオン源の他の特徴によれば、熱イオン電
子放出器の露出表面を除いて発生器のプラズマにａ出１
＋た全ての夷面ｄミＪル侃＋ ６’、＋ Ｋ ＭＪ＋記
プれた分子の励起低下を抑制し得る材料で製造されてい
る。
子放出器の露出表面を除いて発生器のプラズマにａ出１
＋た全ての夷面ｄミＪル侃＋ ６’、＋ Ｋ ＭＪ＋記
プれた分子の励起低下を抑制し得る材料で製造されてい
る。
本発明によるイオン源の好ましい実施態様によれば、プ
ラズマ発生器は円筒状囲いにより構成されており、そし
てその円筒外部表面上だけに偶数個の永久磁石が、プラ
ズマ方向に北および南極が交互に向けられて等距離に配
置されている。
ラズマ発生器は円筒状囲いにより構成されており、そし
てその円筒外部表面上だけに偶数個の永久磁石が、プラ
ズマ方向に北および南極が交互に向けられて等距離に配
置されている。
本発明によるイオン源の好ましい実施態様によれば、数
個のイオン源からなるシステムが単一の囲いの中に置か
れている。
個のイオン源からなるシステムが単一の囲いの中に置か
れている。
本発明によるイオン源の他の好ましい実施態様によれば
、永久磁石はプラズマを取囲む円筒表面の母面上に置か
れる。
、永久磁石はプラズマを取囲む円筒表面の母面上に置か
れる。
本発明によるイオン源のがお他の好ましい実施態様によ
れば、永久磁石はプラズマを取囲む円筒表面の外周上に
配置される。
れば、永久磁石はプラズマを取囲む円筒表面の外周上に
配置される。
本発明によるイオン源の他の特徴によれば、永久磁石群
の１部により得られる磁気誘導は残シの永久磁石による
磁気誘導を超える。
の１部により得られる磁気誘導は残シの永久磁石による
磁気誘導を超える。
本発明によるイオン源のなお他の％徴によれば、磁気誘
導の放射分力は、磁石近辺でのプラズマ表面の５００お
よび１５００ガウス間の値からプラズマ中心方向に磁石
から５ｃｒｒＬの位置で約５ガウスの値に低下する。
導の放射分力は、磁石近辺でのプラズマ表面の５００お
よび１５００ガウス間の値からプラズマ中心方向に磁石
から５ｃｒｒＬの位置で約５ガウスの値に低下する。
本発明によるイオン源のなお他の特徴によれば、永久磁
石の各カラムは、プラズマの外周近くに配置した一定の
数の熱イオン電子放出器と連携している。
石の各カラムは、プラズマの外周近くに配置した一定の
数の熱イオン電子放出器と連携している。
本発明によるイオン源の他の特徴によれば、熱イオン電
子放出器は、隣接する２つの磁石間で且つ数十ガウスの
方位角磁場中で各磁石と等距離妃ある面に永久磁石を配
位して与えられる磁場の全てのネックを通過する円筒表
面内に置かれる。
子放出器は、隣接する２つの磁石間で且つ数十ガウスの
方位角磁場中で各磁石と等距離妃ある面に永久磁石を配
位して与えられる磁場の全てのネックを通過する円筒表
面内に置かれる。
本発明によるイオン源のなお他の％徴によれば、プラズ
マ形成材料は水素、重水素、トリチウム、酸素、ナトリ
ウム、リチウム、シランおよびヨウ素を含む群中から選
択される。
マ形成材料は水素、重水素、トリチウム、酸素、ナトリ
ウム、リチウム、シランおよびヨウ素を含む群中から選
択される。
本発明によるイオン源は、解離的接触により陰イオンを
生成し得る任意のガスまたは蒸気と一緒に使用すること
ができる。しかし乍ら、このイオン源は上述した様なガ
スに特に有用で＝１、これらガスの陰イオン生成は分子
が振動的に励起されるときに増加する。
生成し得る任意のガスまたは蒸気と一緒に使用すること
ができる。しかし乍ら、このイオン源は上述した様なガ
スに特に有用で＝１、これらガスの陰イオン生成は分子
が振動的に励起されるときに増加する。
本発明によるイオン源の他の特徴によれば、永久磁石棒
からガる磁気フィルターはプラズマ内に設置される。こ
の磁気フィルターは、熱イオン電子放出器を含む発生器
の該部分に一次電子を閉込めるために抽出システムの上
流に設置される。
からガる磁気フィルターはプラズマ内に設置される。こ
の磁気フィルターは、熱イオン電子放出器を含む発生器
の該部分に一次電子を閉込めるために抽出システムの上
流に設置される。
本発明によるイオン源のなお他の％徴によれば、多極磁
気閉込めをもたらす磁石棒の１個の方向を逆にすること
により得られる磁気フィルターは、熱イオン電子放出器
を含む発生器の該部分に一次電子を閉込めるために、抽
出システムの上流に設置される。
気閉込めをもたらす磁石棒の１個の方向を逆にすること
により得られる磁気フィルターは、熱イオン電子放出器
を含む発生器の該部分に一次電子を閉込めるために、抽
出システムの上流に設置される。
本発明によるイオン源のなお他の特徴によれば、プラズ
マ形成用ガスが水素であるとき、抽出された陰イオン流
を最適にするためにイオン源内の圧力は０．５および５
ミリトルの間で選択される。
マ形成用ガスが水素であるとき、抽出された陰イオン流
を最適にするためにイオン源内の圧力は０．５および５
ミリトルの間で選択される。
最後に、本発明によるイオン源の他の特徴によう一方の
端をプレートで閉じた囲いからなっており、陰イオンの
抽出はプレート中の１つまたは１つより多い開口部によ
り行われ、上記プレートの電位は、抽出陰イオン流を最
適にし且つ抽出電子、流を減少させるために、囲いおよ
びフランジに対して０および＋５■の間にある。
端をプレートで閉じた囲いからなっており、陰イオンの
抽出はプレート中の１つまたは１つより多い開口部によ
り行われ、上記プレートの電位は、抽出陰イオン流を最
適にし且つ抽出電子、流を減少させるために、囲いおよ
びフランジに対して０および＋５■の間にある。
以下、図面に示した好ましい実施例について説明する。
図１は本発明による陰イオン源の好ましい実施態様を示
す。プラズマ発生器は振動的にｆｊ）Ｊ起した分子の励
起低下抑制特性を有する材料で作られた円筒状の囲い１
からなる。ステンレス鋼は特に適しているが、振動的に
励起した分子の励起低下に関して同一の表面特性を有す
る他の合金も使用することができる。銅は特に劣ってい
ることが指摘される。
す。プラズマ発生器は振動的にｆｊ）Ｊ起した分子の励
起低下抑制特性を有する材料で作られた円筒状の囲い１
からなる。ステンレス鋼は特に適しているが、振動的に
励起した分子の励起低下に関して同一の表面特性を有す
る他の合金も使用することができる。銅は特に劣ってい
ることが指摘される。
この円筒状囲いは、熱イオン放出器を示すフィラメント
４用の数個の絶縁通路６を有するフランジにより１つの
端で閉じられ、１つまたは１つより多くの開口部５ａ全
通してイオン抽出を行う絶縁プレート５によって第２の
端で閉じられている。
４用の数個の絶縁通路６を有するフランジにより１つの
端で閉じられ、１つまたは１つより多くの開口部５ａ全
通してイオン抽出を行う絶縁プレート５によって第２の
端で閉じられている。
円筒状囲い１、フランジ２およびプレート５の組豆物は
プラズマ発生器の陽極を形成し、プラズマを生成する室
６を境界づける。フランジ２の中央の開口部７は、水素
およびそのアイソトープ、酸素のようなガス甘たは他の
ガス並びに蒸気を室６中に連続的に導入し得るバルブ（
図１には示されていない）に接続している。
プラズマ発生器の陽極を形成し、プラズマを生成する室
６を境界づける。フランジ２の中央の開口部７は、水素
およびそのアイソトープ、酸素のようなガス甘たは他の
ガス並びに蒸気を室６中に連続的に導入し得るバルブ（
図１には示されていない）に接続している。
多極磁場は偶数個の永久磁石カラム８により形成され、
それらのカラムは円筒状囲い１の外部表面に図２で示さ
れるように適用される。永久磁石は直交断面（２Ｘｆｃ
ｒｒＬ）および囲い１と同じ長さを有する。これらは巾
２ｃｒｒＬの面に直角方向に磁化される。磁石表面上の
磁場は１５００ガウスである。多極磁場は一永久磁石力
ラム８を北および南極を交互にプラズマに向けて配置し
、そして円筒状囲い１の母面に沿って２ｃ１ｎの面を配
置することによって形成はれる。磁石対の数および隣接
磁石間の距離は、「カスプ」の位置で囲い１の内部表面
に近い磁場の最高放射分力がネック１６での磁場の方位
角分力の３乃至４倍であるように選択される（即ち、２
つのカスプ間の方位角分力の最高値）。直径２６のの円
筒状囲いでは、１０個の永久カラムが２４１’ｌｌＬの
巾および１５００ガウスの表面磁場を有して使用される
。囲い内の磁場の最高放射分力は５００ガウスであシ、
囲い壁の厚ざは３喘である。
それらのカラムは円筒状囲い１の外部表面に図２で示さ
れるように適用される。永久磁石は直交断面（２Ｘｆｃ
ｒｒＬ）および囲い１と同じ長さを有する。これらは巾
２ｃｒｒＬの面に直角方向に磁化される。磁石表面上の
磁場は１５００ガウスである。多極磁場は一永久磁石力
ラム８を北および南極を交互にプラズマに向けて配置し
、そして円筒状囲い１の母面に沿って２ｃ１ｎの面を配
置することによって形成はれる。磁石対の数および隣接
磁石間の距離は、「カスプ」の位置で囲い１の内部表面
に近い磁場の最高放射分力がネック１６での磁場の方位
角分力の３乃至４倍であるように選択される（即ち、２
つのカスプ間の方位角分力の最高値）。直径２６のの円
筒状囲いでは、１０個の永久カラムが２４１’ｌｌＬの
巾および１５００ガウスの表面磁場を有して使用される
。囲い内の磁場の最高放射分力は５００ガウスであシ、
囲い壁の厚ざは３喘である。
他の構造では、ｒｌコ０．９α、表面磁場３５００ガウ
スを有する１０＠の永久磁石カラムを使用することが可
能で心り、囲い内の磁場の最高放射分力は１５００ガウ
スでるる。
スを有する１０＠の永久磁石カラムを使用することが可
能で心り、囲い内の磁場の最高放射分力は１５００ガウ
スでるる。
磁石カラムの数（この実施態様では１０個）に等しい一
定の数の冷却管９は２つの磁石間で等距離九円筒状囲い
の母面に沿って結合される。フランジ２、電流路３およ
びプレート５も冷却管１０゜１１．１２を通過する流体
の循環によりそれぞれ冷却される。
定の数の冷却管９は２つの磁石間で等距離九円筒状囲い
の母面に沿って結合される。フランジ２、電流路３およ
びプレート５も冷却管１０゜１１．１２を通過する流体
の循環によりそれぞれ冷却される。
永久磁石のカラムと同数の熱イオン電子放出器が室６の
周辺上に設置されている。熱イオン放出器はトリウムタ
ングステンまたはタングステン線Ｕ型フィラメントでろ
る。各フィラメントの中央は磁場の「ネック」１３を通
過する放射面（即ち隣接する２つの磁石間で等距離に位
置した面）に置かれる。各フィラメントを全てのネック
１６を通過する円筒内に置き、そしてまた数ダースのガ
ウスの磁場に置くことが重要である。上述の装置では、
磁場ネックは囲い１の壁から２ｃｍであり、フィラメン
トの中央は上記壁から３．５ｃＴｒＬでるる。
周辺上に設置されている。熱イオン放出器はトリウムタ
ングステンまたはタングステン線Ｕ型フィラメントでろ
る。各フィラメントの中央は磁場の「ネック」１３を通
過する放射面（即ち隣接する２つの磁石間で等距離に位
置した面）に置かれる。各フィラメントを全てのネック
１６を通過する円筒内に置き、そしてまた数ダースのガ
ウスの磁場に置くことが重要である。上述の装置では、
磁場ネックは囲い１の壁から２ｃｍであり、フィラメン
トの中央は上記壁から３．５ｃＴｒＬでるる。
図１および２に示した放射状に沿ったフィラメントの方
向は必須ではない。図６ａおよび６ｂは熱イオン電子放
出器の２つの可能な位置全示す略図でめる。図６８に示
した位置は図３ｂに示したものよシ良好な結果を与える
。
向は必須ではない。図６ａおよび６ｂは熱イオン電子放
出器の２つの可能な位置全示す略図でめる。図６８に示
した位置は図３ｂに示したものよシ良好な結果を与える
。
フィラメント４は絶縁電流路乙に装着する。、電流路乙
の全ての金属部はセラミック管で被覆する。
の全ての金属部はセラミック管で被覆する。
フィラメントの長さおよびフランジ２からのその距離は
、Ｕｍフィラメントの先端がフランジ２とプレート５の
間の中間距離にあるように選択され、上記距離り２５ｃ
ｒｒＬでめる。
、Ｕｍフィラメントの先端がフランジ２とプレート５の
間の中間距離にあるように選択され、上記距離り２５ｃ
ｒｒＬでめる。
プレート５は絶縁材５ｂにより囲い１から絶縁されてお
り、電気的に接続されている囲い１およびフランジ２に
対して０および５ｖ（電力源ｖｂにより）の間で陽極化
していなければならない。
り、電気的に接続されている囲い１およびフランジ２に
対して０および５ｖ（電力源ｖｂにより）の間で陽極化
していなければならない。
フィラメントは電力源Ｖｄにより囲い１に対して連続的
に数ダースｉ？ルト陰極化されている。フィラメントは
他の電力源Ｖｆにより連続的に加熱されている。
に数ダースｉ？ルト陰極化されている。フィラメントは
他の電力源Ｖｆにより連続的に加熱されている。
プレート５とは別個の抽出システムは、抽出口５ａの囲
りに、電子がプラズマから抽出器へ通過するのを防ぐた
めの永久磁石または他の手段により形成された磁場を有
する。
りに、電子がプラズマから抽出器へ通過するのを防ぐた
めの永久磁石または他の手段により形成された磁場を有
する。
永久磁石を囲い１０円筒外表面に単独に置くことは前述
した。よシ一般的には−１０および１０−６７ 秒の間の一次電子閉込め時間を得るためには、発生器の
全陽極表面の主要部きえ永久磁石で覆われていなければ
十分でるる。
した。よシ一般的には−１０および１０−６７ 秒の間の一次電子閉込め時間を得るためには、発生器の
全陽極表面の主要部きえ永久磁石で覆われていなければ
十分でるる。
本発明は一陰イオン源の制限の々い実施態様および添付
図面に関して先きに詳細に説明した。図１は本発明によ
る陰イオン源の好ましい実施態様の中心軸断面略図であ
る。図２は永久磁石カラム配置の断面略図である。図３
ａおよび３ｂは熱イオン電子放出器の種々のｎＪ能な位
置を示す略図でろる。 手続補正書（方式） 昭和５９年８月 １日 昭和５９年特許願第 １５７１０ ４：’、。 ２、発明の名称 陰イオン源 ３ 補正をする者 事件との関係 特許出願人 セントル・ナショナール・ド・う・ルシエルシエ・名称
サイエンテイフイク 霞が関ビル内郷便局 私１１！′箱第４９号栄光特許事
務所 電話（５８１）−９６０１（代表）７、補正の対
象
図面に関して先きに詳細に説明した。図１は本発明によ
る陰イオン源の好ましい実施態様の中心軸断面略図であ
る。図２は永久磁石カラム配置の断面略図である。図３
ａおよび３ｂは熱イオン電子放出器の種々のｎＪ能な位
置を示す略図でろる。 手続補正書（方式） 昭和５９年８月 １日 昭和５９年特許願第 １５７１０ ４：’、。 ２、発明の名称 陰イオン源 ３ 補正をする者 事件との関係 特許出願人 セントル・ナショナール・ド・う・ルシエルシエ・名称
サイエンテイフイク 霞が関ビル内郷便局 私１１！′箱第４９号栄光特許事
務所 電話（５８１）−９６０１（代表）７、補正の対
象
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１） プラズマを取囲む永久磁石により形成された多
極磁気閉込め手段（ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ ）、
熱イオン放出器と発生器陽極との間に印加される電位差
により付勢化され且つ２つの機能：即ち、プラズマを形
成するためにガスまたは蒸気をイオン化すること、およ
び高振動レベルでガス分子を励起することと、その間励
起分子にプラズマの低速電子を解離的に接触させること
により陰イオンの生成を助長することを十分に満たす、
−次電子を発生する熱イオン電子放出器、より構成され
るガスまたは蒸気プラズマ発生器を有し且つまた：陰イ
オン抽出システム、を有する陰イオン源において、多極
磁気閉込め全形成する永久磁石の数および配置は、−次
電子の閉込め時間が１０−７および１０−６秒間にろる
ように選択され、且つ熱イオン電子放出器は、隣接する
２つの永久磁石により形成される磁場の「ネック」とプ
ラズマの中央との間の多極磁場に、上記「ネック（複数
）」の近くに配置されていることを特徴とする陰イオン
源。 （２１熱イオン電子放出器の露出表面を除いて発生器の
プラズマに露出した全ての表面が、振動的に励起した分
子の励起低下抑制特性を有する材料で作られていること
を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の陰イオン源
。 （３） プラズマ発生器が円筒状囲いにより構成され、
且つその際その円筒外部表面上だけにプラズマ方向に北
および南極を交互に向けられた偶数個の永久磁石が等距
離に配置されていることを特徴とする特許請求の範囲第
１項に記載の陰イオン源。 （４）数個のイオン源のシステムが単一の囲いの中に置
かれていることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
載の陰イオン源。 （５）永久磁石がプラズマを取囲む円筒表面の母面上に
置かれていることを特徴とする特許請求の範囲第１項に
記載の陰イオン源。 （６）永久磁石がプラズマを取囲む円筒表面の外周上に
置かれていることを特徴とする特許請求の範囲第１頂に
記載の陰イオン源。 （７） 永久磁石群の１ｓにより得られる磁気誘導が残
りの永久磁石により得られる磁気誘導を超えることを特
徴とする特許請求の範囲第１ｍに記載の陰イオン源。 （８）磁気誘導の放射分力が磁石近辺のプラズマ表面で
の５００および１５００ガウスの間の値からプラズマ中
心の方向に磁石から５−の位置で約５ガウスの値に低下
することを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の陰
イオン源。 （９）永久磁石の各カラムがプラズマの外面近辺に配置
された一定の数の熱イオン電子放出器と連携しているこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の陰イオン
源。 Ｏｎ 熱イオン電子放出器が、永久磁石を隣接する２つ
の磁石間で且つ数十ガウスの方位角磁場中で各磁石と等
距離にある面に配位することによシ供給きれる磁場の全
てのネックを通過する円筒表面内に置かれることを特徴
とする特許請求の範囲第９項に記載の陰イオン源。 αＤ プラズマ形成材料が水素、重水素−１−リチウム
、酸素、ナトリウム、リチウム、シランおよびヨウ素金
含む群から選択されることを特徴とする特許請求の範囲
第１項に記載の陰イオン源。 ａｚ 永久磁石棒よりなる磁気フィルターが、熱イオン
電子放出器を含む発生器の該部分に一次電子を閉込める
ために、抽出システムの上流で、プラズマ内に設置きれ
ることを特徴とする特許請求の範囲第５項に記載の陰イ
オン源。 峙 多極磁気閉込めをもたらす磁２石棒の１個の方向を
逆にすることによυ得られる磁気フィルターが、熱イオ
ン電子放出器を含む発生器の該部分に一次電子を閉込め
るために、抽出システムの上流に設置されることを特徴
とする特許請求の範囲第６項に記載の陰イオン源。 ０４１ プラズマ形成ガスが水素であるときに、抽出さ
れた陰イオン流を最適にするためにイオン源内の圧力が
０．５および５ミリトルの間で選択てれることを特徴と
する特許請求の範囲第１項に記載の陰イオン源。 α９ プラズマ発生器が一端をフランジで他端をプレー
トで閉じた囲いよυなり、且つその際陰イオンの抽出が
、抽出陰イオン流を最適にし抽出電子流を減少させるた
めに電位を囲いおよびフランジに対して０および＋５■
の間にしたプレート中の１つまたは１つより多い開口部
によって行われることを特徴とする特許請求の範囲第１
項に記載の陰イオン源。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8311084 | 1983-07-04 | ||
| FR8311084A FR2548830B1 (fr) | 1983-07-04 | 1983-07-04 | Source d'ions negatifs |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6037700A true JPS6037700A (ja) | 1985-02-27 |
Family
ID=9290474
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59137380A Pending JPS6037700A (ja) | 1983-07-04 | 1984-07-04 | 陰イオン源 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4661710A (ja) |
| JP (1) | JPS6037700A (ja) |
| DE (1) | DE3424449A1 (ja) |
| FR (1) | FR2548830B1 (ja) |
| GB (1) | GB2144577B (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0237441U (ja) * | 1988-09-05 | 1990-03-12 | ||
| JP2018198114A (ja) * | 2017-05-23 | 2018-12-13 | 日新イオン機器株式会社 | プラズマ源 |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4724117A (en) * | 1984-10-19 | 1988-02-09 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Polarization of fast particle beams by collisional pumping |
| US4739170A (en) * | 1985-05-09 | 1988-04-19 | The Commonwealth Of Australia | Plasma generator |
| JPH0654644B2 (ja) * | 1985-10-04 | 1994-07-20 | 株式会社日立製作所 | イオン源 |
| US4767931A (en) * | 1986-12-17 | 1988-08-30 | Hitachi, Ltd. | Ion beam apparatus |
| US5256947A (en) * | 1990-10-10 | 1993-10-26 | Nec Electronics, Inc. | Multiple filament enhanced ion source |
| US5051659A (en) * | 1991-01-30 | 1991-09-24 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Bulk plasma generation |
| US5198677A (en) * | 1991-10-11 | 1993-03-30 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Production of N+ ions from a multicusp ion beam apparatus |
| DE4334357A1 (de) * | 1993-10-08 | 1995-04-13 | Zeiss Carl Fa | Sattelfeldquelle |
| US6570172B2 (en) * | 1999-05-12 | 2003-05-27 | Plasmion Corporation | Magnetron negative ion sputter source |
| US20070176016A1 (en) * | 2006-02-01 | 2007-08-02 | Green Kenneth I | Sprinkler station expander |
| US7902529B2 (en) * | 2007-08-02 | 2011-03-08 | Thermo Finnigan Llc | Method and apparatus for selectively providing electrons in an ion source |
| EP4023036A4 (en) | 2019-08-30 | 2023-09-27 | TAE Technologies, Inc. | HIGH QUALITY ION BEAM FORMING SYSTEMS, DEVICES AND METHODS |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4140943A (en) * | 1977-06-01 | 1979-02-20 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Plasma generating device with hairpin-shaped cathode filaments |
| US4383177A (en) * | 1980-12-24 | 1983-05-10 | International Business Machines Corporation | Multipole implantation-isotope separation ion beam source |
| US4447732A (en) * | 1982-05-04 | 1984-05-08 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Ion source |
| US4486665A (en) * | 1982-08-06 | 1984-12-04 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Negative ion source |
-
1983
- 1983-07-04 FR FR8311084A patent/FR2548830B1/fr not_active Expired
-
1984
- 1984-06-28 GB GB08416504A patent/GB2144577B/en not_active Expired
- 1984-06-29 US US06/626,242 patent/US4661710A/en not_active Expired - Fee Related
- 1984-07-03 DE DE19843424449 patent/DE3424449A1/de not_active Withdrawn
- 1984-07-04 JP JP59137380A patent/JPS6037700A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0237441U (ja) * | 1988-09-05 | 1990-03-12 | ||
| JPH0735293Y2 (ja) * | 1988-09-05 | 1995-08-09 | 日新電機株式会社 | イオン源 |
| JP2018198114A (ja) * | 2017-05-23 | 2018-12-13 | 日新イオン機器株式会社 | プラズマ源 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB8416504D0 (en) | 1984-08-01 |
| GB2144577A (en) | 1985-03-06 |
| GB2144577B (en) | 1987-05-07 |
| FR2548830B1 (fr) | 1986-02-21 |
| DE3424449A1 (de) | 1985-01-17 |
| US4661710A (en) | 1987-04-28 |
| FR2548830A1 (fr) | 1985-01-11 |
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