JPS6250941B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、核融合装置の中性粒子入射装置のイ
オン源に係り、特にイオン源の電荷密度分布特性
の改善に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、核融合装置の中性粒子入射装置は、第１
図に示す構造となつている。第１図において、１
はイオン源であり、このイオン源１で加速された
電荷（水素、重水素イオンなど）が、中性化セル
２のガス中で中性化される。真空タンク３を通過
した高エネルギー中性粒子４は、放電管５の中に
作られているプラズマ６と衝突し、プラズマ６を
加熱する。中性化セル２で中性化されなかつた電
荷８は、偏向磁石７で曲げられ、ビームダンプ９
にあたる。本装置に用いるイオン源１は、数十Ａ
の電流を引出す必要があり、高性能が要求され
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

イオン源１の形状は、従来矩形断面状のものが
使われているが、放電管５との接続ポート１０の
断面が円断面であることが要求される場合、引出
された中性粒子が矩形断面内を飛来するため、入
射効率が要い。

第２図ＡとＢは、従来構造の矩形断面のイオン
源であり、イオン源発生部１１は側板１２および
底板１３により囲まれている。底板１３の中央に
あるガス導入口１４からガスを入れ、フイラメン
ト１５で発生した電子を用いてアークを発生させ
る。イオン源発生部１１に設けた引出電極１６、
減速電極１７、接地電極１８の間に電圧を印加し
て、イオンを加速する。各電極１６，１７間１
７，１８間および１８と側板１２間は、それぞれ
絶縁物１４により絶縁されている。イオン源発生
部１１の側板１２と底板１３の外面には、永久磁
石が２０Ａ〜２０Ｇで示すように列状に配列され
ている。永久磁石２０Ａ〜２０Ｇはそれぞれの極
性Ｎ，Ｓが図示の如く交互に反転しており、磁極
は、イオン源発生部１１の側板１２および底板１
３の方向に位置している。

このような矩形のイオン源は放電管５のポート
１０への中性ガス入射効率が悪い。

そこで、特開昭53−9993号公報に開示されるよ
うに、円形断面のイオン源を採用することが考え
られる。しかしながら、第３図のような円形断面
のイオン源においては、イオン源発生部に取り付
けられる永久磁石が矩形に製作されるので、同図
Ｂの最外周の磁石列の形状から明らかなように、
矩形の永久磁石の間および各永久磁石とイオン源
発生部の側板１２との間にギヤツプが発生するた
め、ギヤツプの発生した所では磁場の強さが弱く
なり、イオン源発生部の電荷密度の分布特性が悪
くなつてしまう。また、底板１３の外面に配列さ
れた永久磁石にあつては、平担な底板と永久磁石
との間にギヤツプはないが、環状配列の永久磁石
間には外周側に開いたギヤツプが生じ、それらギ
ヤツプ位置ではやはり磁場が弱い。

すなわち、円環状の永久磁石を製造できれば、
最も良い磁場が得られるが、ギヤツプがある所で
は磁場が不均一となる問題があつた。

本発明の目的は、イオン源発生部に取り付けら
れる矩形の永久磁石と側板との間のギヤツプおよ
び永久磁石相互間のギヤツプ並びに底板外面に配
列された永久磁石互間のギヤツプによる影響が少
なく、良好な電荷密度分布特性を有する効率の良
いイオン源１を提供することである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、上記目的を達成するために、円筒形
のイオン源発生部の側板外面に前記円筒の軸に直
角な各断面上では同極性であり軸方向では極性が
交互に反転するように矩形の永久磁石を取付ける
一方、前記円筒の底板外面に同一円周上では同極
性であり半径方向では極性が交互に反転するよう
に矩形の永久磁石を取付けたイオン源において、
前記イオン源発生部の側板とその上の前記矩形の
永久磁石との間に内外周面がそれぞれの面に一致
する形状のヨークを設けるとともに、前記円筒の
底板とその上の前記矩形の永久磁石との間に幅が
少なくとも前記矩形の永久磁石の環に内接および
外接する２つの円間の幅となる円環状のヨークを
設けたイオン源を提案するものである。

〔作用〕

本発明においては、イオン源発生部の側板とそ
こに取付けられる矩形の永久磁石との間にギヤツ
プがなく、また側板および底板上の各永久共石間
のギヤツプの影響が軽減されるので、磁場が均一
化され、イオン源発生部の電荷密度分布特性が改
善される。

第７図は、側板円周方向に３個の永久磁石を取
付けたときの磁束密度を示す図である。本発明の
ヨークを採用したときの磁場がより均一になつて
いることは明らかである。

〔実施例〕

以下、第４図〜第６図により、本発明の一実施
例を説明する。

第４図は本発明によるイオン源の一実施例を示
す原理説明図であり、第１図〜第３図と対応する
部分または部材には同一の符号を付して説明を省
略する。

第４図の実施例は本発明をイオン源発生部の側
板に適用した例を示している。この実施例ではイ
オン源発生部１１のステンレス製の側板１２と永
久磁石２０との間に鉄で作られた薄板状のヨーク
２１を挿入する。このときヨーク２１の幅は、永
久磁石２０の幅にあわせてある。また永久磁石２
０はヨーク２１に完全に接するように、ヨーク２
１の外側面をその一辺が永久磁石２０の一辺と一
致するよう多角形面に加工してある。

このような構成としたことにより、側板１２と
各永久磁石２０との間にはギヤツプが存在せず、
各永久磁石間のギヤツプの影響も軽減されるの
で、イオン源発生部１１の側板１２の内側におい
て、永久磁石２０に沿つた円周方向最低磁場強さ
の最高磁場強さに対する比は、従来例で約0.6で
あつたのが、本実施例では0.75程度まで改善でき
た。

第５図は本発明をイオン源発生部１１の底板１
３に適用した実施例を示している。本実施例で
は、矩形の永久磁石２０に外接する鉄製のドーナ
ツ形薄板ヨーク２１を底板１３と永久磁石２０と
の間に配置してある。本実施例の場合も、各永久
磁石２０間の外周側に開いたギヤツプの影響が軽
減され、磁場強さ最高値と最低値の比は前記実施
例と同様に良くなる。

前記両実施例においては、イオン源発生部１１
の電荷密度の半径方向分布は、従来例に比較して
フラツトとなり、中心部分の密度も高くでき、イ
オン源発生部１１の断面全体を引出領域として有
効に利用可能である。第６図は、従来例（破線）
と本発明（実線）の電荷密度を示している。この
図から明らかなように、本発明によれば従来例に
比べて均一かつ高い電荷密度が得られる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、イオン源発生部の磁場が改善
され、均一かつ高い電荷密度分布特性のイオン源
が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は中性粒子入射装置の原理図、第２図Ａ
とＢはそれぞれ従来の矩形断面形のイオン源の一
例を示す縦断面図とその側面図、第３図ＡとＢは
それぞれ円形断面形のイオン源の一例を示す縦断
面図とその側面図、第４図は本発明をイオン源発
生部の側板に適用した実施例を示す部分断面図、
第５図ＡとＢはそれぞれ本発明をイオン源発生部
の底板に適用した実施例を示す部分平面図と部分
側面図、第６図はイオン源発生部の電荷密度分布
を本発明と従来例で比較して示す図、第７図は永
久磁石が３個の場合のヨークの有無による特性の
違いを示す図である。 １……イオン源、２０，２０Ａ〜Ｐ……永久磁
石、２１，２２……ヨーク。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 円筒形のイオン源発生部の側板外面に前記円
   筒の軸に直角な各断面上では同極性であり軸方向
   では極性が交互に反転するように矩形の永久磁石
   を取付ける一方、前記円筒の底板外面に同一円周
   上では同極性であり半径方向では極性が交互に反
   転するように矩形の永久磁石を取付けたイオン源
   において、 前記イオン源発生部の側板とその上の前記矩形
   の永久磁石との間に内外周面がそれぞれの面に一
   致する形状のヨークを設けるとともに、前記円筒
   の底板とその上の前記矩形の永久磁石との間に幅
   が少なくとも前記矩形の永久磁石の環に内接およ
   び外接する２つの円間の幅となる円環状のヨーク
   を設けたことを特徴とするイオン源。