アルファ粒子計測及びダイバータモデリングのためのHe^0/He^*ビーム開発

用于 α 粒子测量和偏滤器建模的 He^0/He^* 光束开发

• 批准号: 08J06236
• 负责人: 田中 のぞみ
• 金额: $ 0.77万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08J06236/
• 关键词: プラズマ診断; 負イオンビーム; 加速器; アルファ粒子計測; 核融合プラズマ; アルファ粒子診断; イオン源; 原子分子過程; プラズマ壁相互作用

ヘリウム負イオンビーム(He^-ビーム)源に取り付けた全長8cm程度のドリフトチューブ中の2カ所の計測地点における高速(140keV程度)He^-ビーム及び、ヘリウム中性粒子ビーム(He^0ビーム)量を計測することで、1)自然飛行のみによるHe^-ビームの輸送、2)高速のHe^0ビームの生成に関する研究を行った。基底状態の電子状態を持つ中性ヘリウムビームを得るためには、中性化セル等を用いずにHe^-ビームを自然飛行させ、極力静電加速管のレンズ効果のみを用いてビームを輸送する必要がある。研究では最下流までのビーム輸送に成功し、主なビーム損失は加速管出口でビームが持つ初期広がりに起因することを予測した。He^0ビーム生成に関しては、飛行距離に対するHe^0ビーム量の増加を確認し、この結果から得られたHe^-イオンからの電子脱離の寿命は、文献値とほぼ一致し、また最下流にけいて40nA相当量のHe^0ビーム生成に成功した。また、He^-ビーム生成の際に用いるリチウムセルの運転時間及び、He^+ビームからのHe^-ビーム生成に関わる荷電交換断面積を実験により求め、運転時間、荷電交換率双方の点から荷電交換ガスとしてのリチウム使用の有用性を示した。また、生成されたHe^-ビームのエミッタンスを実験的に求めた。以上のことから昨年度の成果と合わせて、He^-ビームからの電子の自然脱離を利用したHe^0ビーム生成の原理が検証、実証されたと言える。更にこれらの成果を受けて実機開発に向けた提案を示した。HeH^+分子イオンの乖離を利用したHe^0ビームの生成方法に関する研究ではHeH^+イオン源からの引き出し直後におけるビーム軌道の計算を行い、ビームの質量弁別のためのウィーンフィルターの設計、試験器の制作を行った。

在全长约8cm的漂移管内的两个测量点上连接有氦负离子束（He^-）的高速（约140keV）He^-束和氦中性粒子束（He^0束）通过测量数量，我们对 1）仅通过自然飞行的 He^- 束的传输和 2）高速 He^0 束的产生进行了研究。为了获得基态电子态的中性氦束流，无需使用中和室等，让He^-束流自然飞行，仅利用静电加速器的透镜效应来传输束流管尽可能多的需要。研究成功地将束流传输到最下游位置，并预测主束流损失是由于束流在加速管出口处的初始扩散造成的。关于He^0束流的产生，我们证实He^0束流的数量随着飞行距离的增加而增加，并且从该结果获得的He^-离子的电子解吸寿命几乎与文献值一致，也是最好的。我们成功地产生了相当于下游 40nA 的 He^0 光束。此外，我们还通过实验确定了用于He^-束产生的锂电池的工作时间以及与He^+束产生He^-束相关的电荷交换截面，并评估了工作时间和电荷交换率证明了使用锂作为电荷交换气体的有用性。我们还通过实验确定了产生的 He^-光束的发射率。综上所述，结合去年的结果，可以说利用He^-束电子自发脱附产生He^0束流的原理已经得到验证和论证。此外，根据这些结果，我们提出了开发实际机器的建议。在研究利用HeH^+分子离子解离产生He^0束流的方法时，我们计算了从HeH^+离子源提取后立即的束流轨迹，并设计并测试了用于束流质量辨别的维恩滤波器I。制作了器皿。

项目成果

低速イオンビーム入射によるカーボン材料からの反射粒子測定

使用慢离子束注入测量碳材料的反射颗粒

• 发表时间: 2008
• 作者: sawada;K.;Echigo;N.;Juge;N.,;田中のぞみ
• 通讯作者: 田中のぞみ

Low-energy particle interaction with carbon nanowall on W surface

低能粒子与W表面碳纳米壁的相互作用

• 发表时间: 2009
• 作者: N.Tanaka;et.al.
• 通讯作者: et.al.