低周波数共鳴による多価イオン生成の高効率化

通过低频共振产生高效率的多电荷离子

• 批准号: 22K18275
• 负责人: 加藤 裕史
• 金额: $ 16.14万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-06-30 至 2027-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K18275/
• 关键词: ECRIS; 多価イオン; ICR; LHR; 低周波数RF電磁波; RF

本課題では電子サイクロトロン共鳴(ECR)多価イオン源(ECRIS)において，従来の常套手段であるマイクロ波高周波数化と磁場強度増大に基づく改良での多価イオン高収量化と異なり，遮断密度制約がない低周波数電磁波共鳴によって多価イオン高収量化を図り，その機構等を解明して各種実機への適用を目指している．具体的にはGHz帯マイクロ波によるECRISへ，より低周波数RF電磁波を導入してイオンサイクロトロン共鳴(ICR)及び低域混成周波数共鳴(LHR)を引き起こし，ECRによって生じたポテンシャル・ウェル緩和や軽Zイオンの選択的な加熱により多価イオン種クーリング助長等による多価イオン生成の効率化を図る． ICRやLHRを発生させる為の低周波数RF電磁波は真空窓等を経て高真空中に導入したアンテナから給電して導入する．アンテナは水冷と絶縁が欠かせなく，かつ既存のECRISプラズマ生成に甚大な影響を回避する必要ある．従ってICRとLHRの場合それぞれで予備的実験を含めて形状等の最適を図る必要がある．そしてこれらの最適化されたアンテナを負荷として，それぞれの低周波数RF電源において，最適化された整合器等の仕様が決まる．本研究では20kHz~1MHzにおけるICR実験から行い，イオンビーム及びプラズマ計測し，その効果を確認した後にLHR実験へ移行する手順としている．それぞれにおいて試作したアンテナを作製して，ECRIS実機に設置して既存のECRISプラズマ生成やイオンビーム生成への影響や既存電源を用いたRF導入して実験的に確かめたのちに，最適化された本実験用アンテナを製作して，併せて最適化されたRF電源と整合器を製作して本実験を行い，ECRISにおける多価イオン生成の高効率化における新たな低周波数電磁波共鳴効果をイオンビーム価数分布，エミッタンス，プララズマパラメータ計測等で検証する．

在这个主题中，与传统的常规方法（例如微波频率和磁场强度的提高）不同，其目的是使用低频电磁波共振获得高收率，而无需阻塞密度限制，机理和其他因素和其他因素被阐明并应用于各种实际机器。具体而言，使用GHz带微波引起较低的频率RF电磁波引入ECRIS，从而导致离子回旋共振（ICR）和低频混合频率共振（LHR），并通过ECR生成的潜在井来降低电势量促进多型ION ION促进的效率。用于产生ICR和LHR的低频RF电磁波通过真空窗口等喂食，然后从引入高真空的天线中供电。水冷却和绝缘层对于天线至关重要，有必要避免对现有的ECRIS血浆产生产生重大影响。因此，在ICR和LHR的情况下，有必要优化形状和其他特征，包括初步实验。然后，使用这些优化的天线作为负载，确定了优化匹配器等的规格，以确定每个低频RF电源。这项研究涉及在20kHz至1MHz上进行ICR实验，测量离子束和等离子体，确认效果，然后进行LHR实验。为每个天线制造，安装在ECRIS机器上，并使用现有电源对现有的ECRIS等离子体产生和离子光束产生以及RF进行了测试，然后制造了对该实验的天线进行优化，并制造了优化的RF电源和匹配设备，并制造了该实验。使用离子束价分布，排放和等离子体RASMA参数测量测量值验证了ECRIS多电荷离子高效率的新的低频电磁波共振效应。

项目成果

Cutoff limitation of left-hand polarization wave and candidates for further enhanced producing multicharged ions on ECRIS

ECRIS 上左手偏振波的截止限制和进一步增强产生多电荷离子的候选方案

• DOI: 10.1088/1742-6596/2244/1/012001
• 发表时间: 2022
• 期刊: IOP Publishing, Journal of Physics: Conference Series
• 作者: Y. Kato;W. Kubo;S. Harisaki;M. Anan;K. Tsuda;K. Sato;I. Owada and T. Maenaka
• 通讯作者: I. Owada and T. Maenaka

Optimized deceleration characteristics of multicharged ion beams from electron cyclotron resonance ion source

电子回旋共振离子源多电荷离子束减速特性优化

• DOI: 10.1088/1742-6596/2244/1/012098
• 发表时间: 2022
• 期刊: IOP Publishing, Journal of Physics: Conference Series
• 作者: K. Sato;S. Harisaki;W. Kubo;I. Owada;K. Tsuda;M. Anan;T. Maenaka and Y. Kato
• 通讯作者: T. Maenaka and Y. Kato

Low Z gas mixing effects of Ar and Xe multicharged ions in electron cyclotron resonance ion source

电子回旋共振离子源中Ar和Xe多电荷离子的低Z气体混合效应

• DOI: 10.1088/1742-6596/2244/1/012019
• 发表时间: 2022
• 期刊: IOP Publishing, Journal of Physics: Conference Series
• 作者: K. Tsuda;W. Kubo;S. Harisaki;M. Anan;K. Sato;I. Owada T. Maenaka and Y. Kato
• 通讯作者: I. Owada T. Maenaka and Y. Kato

Low-voltage extraction characteristics of ion beams and space potential measurements on ECRIS

ECRIS 上离子束的低压提取特性和空间电位测量

• DOI: 10.1088/1742-6596/2244/1/012097
• 发表时间: 2022
• 期刊: IOP Publishing, Journal of Physics: Conference Series
• 作者: I. Owada;W. Kubo;S. Harisaki;K. Tsuda;K. Sato;M. Anan;T. Maenaka and Y. Kato
• 通讯作者: T. Maenaka and Y. Kato