三次元収束型自己磁場絶縁大強度パルス軽イオンビームダイオードの開発と動特性評価

三维聚焦自磁场隔离高强度脉冲光离子束二极管研制及动态特性评价

• 批准号: 05780351
• 负责人: 江 偉華
• 金额: $ 0.51万
• 依托单位: Nagaoka University of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1993
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1993 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05780351/
• 关键词: 慣性核融合用ドライバー; 大強度パルス軽イオンビーム; パルスパワー技術; パルスイオンビームダイオード; 短パルスイオンビーム計測; 大強度パルスイオンビーム収束

本研究は、本学に設置されている大電力パルスパワー発生装置“ETIGO-II"を用いて、我々が開発した新型自己磁場絶縁イオンビームダイオード(“三次元収束型プラズマフォーカスダイオード(SPFD)")の動作特性をはじめて実証したものである。本研究を通じて、次の結果が得られた。1.SPFDを“ETIGO-II"に取り付け動作特性を調べたところ、時間的に非常に安定であり、パルスパワー発生装置の特性インピーダンス(6.5OMEGA)にほぼ一致する。2.ピンホールカメラ及びシャドウボックスを用いて、イオンビームの収束性を測定したところ、イオンビームは直径〜0.5mm、長さ〜2.5mmの円筒領域に三次元的に収束する。3.バイアスイオンコレクター及び核放射化法を用いて、イオン電流を測定したところ、実験的に求められたイオンビーム電流効率は30〜40%である。4.二次元の静電的粒子シミュレーションを行い、SPFDギャップ間の電荷、電流及び電磁界の空間分布を明らかにし、イオンビームの偏向は主にギャップ間の電磁界分布の不均一に起因することが判明した。又、電極形状を最適化することにより、イオン電流効率及びイオンビームの収束性を更に改善できることが分かった。今後の課題としては、イオン種の評価及び収束性の向上が挙げられる。

本研究利用我校安装的高功率脉冲功率发生器“ETIGO-II”开发了一种新型自磁场绝缘离子束二极管（“三维会聚等离子体聚焦二极管（SPFD）”）。首次展示运行特性通过本研究，获得以下结果。 1.当我们将SPFD安装在“ETIGO-II”上并研究其工作特性时，我们发现它随着时间的推移非常稳定，几乎与脉冲功率发生器的特性阻抗（6.5Ω）匹配。 2. 当我们使用针孔相机和阴影盒测量离子束的会聚时，离子束在三维上会聚成直径约为 0.5 毫米、长度约为 2.5 毫米的圆柱形区域。 3.当使用偏压离子收集器和核激活方法测量离子电流时，实验确定离子束电流效率为30-40%。 4. 进行二维静电粒子模拟，明确SPFD间隙之间电荷、电流和电磁场的空间分布，并证明离子束的偏转主要是由间隙之间电磁场分布的不均匀性引起的事实证明。研究还发现，通过优化电极形状可以进一步提高离子流效率和离子束聚焦性能。未来的挑战包括离子种类的评估和收敛性的改进。