JPH01213998A - 負イオン源を用いた中性粒子入射装置 - Google Patents
負イオン源を用いた中性粒子入射装置Info
- Publication number
- JPH01213998A JPH01213998A JP63037627A JP3762788A JPH01213998A JP H01213998 A JPH01213998 A JP H01213998A JP 63037627 A JP63037627 A JP 63037627A JP 3762788 A JP3762788 A JP 3762788A JP H01213998 A JPH01213998 A JP H01213998A
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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）
本発明は負イオン源を用いた中性粒子入射装置に関する
。詳しくは、本発明は、将来の核融合炉のプラズマ加熱
や電流駆動に使用が検討されている負イオン源を用いた
中性粒子入射装置に関するものである。
。詳しくは、本発明は、将来の核融合炉のプラズマ加熱
や電流駆動に使用が検討されている負イオン源を用いた
中性粒子入射装置に関するものである。
第１図は従来の案の負イオン源を用いた中性粒子入射装
置の例である。以下に図中の番号を用いて説明する。
置の例である。以下に図中の番号を用いて説明する。
重水素ガス導入装置１によりアーク容器２の中に重水素
ガスを導入し、フィラメント電源３でフィラメント４を
加熱し、アーク電源５でフィラメント４とアーク容器２
の間に電圧を印加するとアーク容器２の中に重水素アー
ク放電が生ずる。
ガスを導入し、フィラメント電源３でフィラメント４を
加熱し、アーク電源５でフィラメント４とアーク容器２
の間に電圧を印加するとアーク容器２の中に重水素アー
ク放電が生ずる。
重水素アーク放電は重水素の正負イオン及び電子から成
り、図ではそれぞれ記号 ｄ” 、ｄ−１ｅで示しであ
る。 穴の開いた加速電極６．６′の間に加速電源７に
より約ＩＭＶの直流電圧を、加速電極６が負、加速電極
６゛が正なる極性で印加すると重水素負イオンｄ−及び
電子ｅのみが加速電極６の穴を通じて引き出される。こ
のうち、電子ｅは電子吸収装置８に吸収され、重水素負
イオンｄ−だけが加速されて重水素負イオンビームＤ−
となる。重水素負イオンビームＤ＝は電流密度にして約
５９ｍＡ／ ｃｓＡ、全体で約１０ＯＡを必要とする。
り、図ではそれぞれ記号 ｄ” 、ｄ−１ｅで示しであ
る。 穴の開いた加速電極６．６′の間に加速電源７に
より約ＩＭＶの直流電圧を、加速電極６が負、加速電極
６゛が正なる極性で印加すると重水素負イオンｄ−及び
電子ｅのみが加速電極６の穴を通じて引き出される。こ
のうち、電子ｅは電子吸収装置８に吸収され、重水素負
イオンｄ−だけが加速されて重水素負イオンビームＤ−
となる。重水素負イオンビームＤ＝は電流密度にして約
５９ｍＡ／ ｃｓＡ、全体で約１０ＯＡを必要とする。
なお、約ＩＭＶの直流電圧が印加される加速電極６．６
′の間では時折放電破壊が生じるので、その際、加速電
極６．６゛が加速電源７からの継続電流に依って損傷す
るのを防ぐために、約１００ｐｓ以内に電流が遮断でき
る高速スイッチ９が設けである。
′の間では時折放電破壊が生じるので、その際、加速電
極６．６゛が加速電源７からの継続電流に依って損傷す
るのを防ぐために、約１００ｐｓ以内に電流が遮断でき
る高速スイッチ９が設けである。
以上の説明のうち、２．４．６．６′、８を総称して負
イオン源と呼ぶ。また、重水素負イオンｄ−は加速電極
６．６゛にて静電的に加速されることから、加速電極６
．６゛は静電型加速電極と呼ぶ。
イオン源と呼ぶ。また、重水素負イオンｄ−は加速電極
６．６゛にて静電的に加速されることから、加速電極６
．６゛は静電型加速電極と呼ぶ。
重水素負イオンビームＤ−は中性化セル１０で中性化さ
れる。中性化セル１０には重水素ガス導入装置１から重
水素ガスが導入される。中性化セル１０は重水素負イオ
ンビームＤ−と重水素ガスとの荷電交換の素過程を利用
したもので、中性化セル１０に入射された重水素負イオ
ンビームＤ−が全て中性化されるわけではなく、そのう
ちの約５４％だけが中性化されて重水素中性ビーム１）
０となる一方、約２３％は重水素負イオンビームＤ−と
して残り、残りの約２３％は重水素正イオンビームＤ０
となる。これら重水素正イオンビームＤ０及び重水素負
イオンビームＤ−は中性粒子入射装置としては無用のも
のであるので、中性化セル１０の出口側に磁場あるいは
電場をかけることにより、重水素中性ビームＤｏから分
離して、それぞれ重水素正イオンビーム回収電極１）及
び重水素負イオンビーム回収電極１２にて回収される。
れる。中性化セル１０には重水素ガス導入装置１から重
水素ガスが導入される。中性化セル１０は重水素負イオ
ンビームＤ−と重水素ガスとの荷電交換の素過程を利用
したもので、中性化セル１０に入射された重水素負イオ
ンビームＤ−が全て中性化されるわけではなく、そのう
ちの約５４％だけが中性化されて重水素中性ビーム１）
０となる一方、約２３％は重水素負イオンビームＤ−と
して残り、残りの約２３％は重水素正イオンビームＤ０
となる。これら重水素正イオンビームＤ０及び重水素負
イオンビームＤ−は中性粒子入射装置としては無用のも
のであるので、中性化セル１０の出口側に磁場あるいは
電場をかけることにより、重水素中性ビームＤｏから分
離して、それぞれ重水素正イオンビーム回収電極１）及
び重水素負イオンビーム回収電極１２にて回収される。
回収された重水素正イオンビームＤ゛及び重水素負イオ
ンビームＤ−の電荷により、回収コンデンサー１３及び
１４は図中に示した極性にそれぞれＩＭＶ近くまで充電
される。この直流電圧はインバータ１５にて交流に変換
され、次いで降圧トランス１６で降圧し、商用の交流回
線にそのエネルギーを回生させる。
ンビームＤ−の電荷により、回収コンデンサー１３及び
１４は図中に示した極性にそれぞれＩＭＶ近くまで充電
される。この直流電圧はインバータ１５にて交流に変換
され、次いで降圧トランス１６で降圧し、商用の交流回
線にそのエネルギーを回生させる。
（発明が解決しようとする問題点）
以上のような従来の案の負イオン源を用いた中性粒子入
射装置には次のような欠点があった。
射装置には次のような欠点があった。
二つは約ＩＭＶの高圧の直流電圧を遮断する高速スイッ
チ９の製作が技術的に困難であることであること。
チ９の製作が技術的に困難であることであること。
もう一つはプラスマイナスＩＭＶの高圧の直流電圧を交
流電圧に変換するインバータ１５の製作が技術的に困難
であることである。
流電圧に変換するインバータ１５の製作が技術的に困難
であることである。
本発明の目的は以上のような従来基の欠点を克服した負
イオン源を用いた中性粒子入射装置を提供することであ
る。
イオン源を用いた中性粒子入射装置を提供することであ
る。
（問題点を解決するための手段）
本願発明者等は、鋭意研究の結果、本発明の（１）静電
型加速電極に交流電圧を印加することを特徴とする負イ
オン源を用いた中性粒子入射装置、及び（２）正負２種
類の荷電粒子回収装置を有する負イオン源を用いた中性
粒子入射装置に於いて、負イオン源を間欠運転すること
に依り得られる正負２種類の荷電粒子回収装置の間欠出
力を合成することに依り交流電圧にすることを特徴とす
る負イオン源を用いた中性粒子入射装置によってこの目
的を達成するに到った。
型加速電極に交流電圧を印加することを特徴とする負イ
オン源を用いた中性粒子入射装置、及び（２）正負２種
類の荷電粒子回収装置を有する負イオン源を用いた中性
粒子入射装置に於いて、負イオン源を間欠運転すること
に依り得られる正負２種類の荷電粒子回収装置の間欠出
力を合成することに依り交流電圧にすることを特徴とす
る負イオン源を用いた中性粒子入射装置によってこの目
的を達成するに到った。
（実施例）
次に、実施例によって図面について本発明を具体的に説
明する。但し、本発明は実施例によって限定されるもの
ではない。
明する。但し、本発明は実施例によって限定されるもの
ではない。
第２図は本発明の実施例を示したものである。
第２図中、１〜６．６゛、８．１０．１）．１２及び１
６は第１図と同じである。第２図中１７は商用周波（５
０Ｈｚ又は６０Ｈｚ ）の電圧をＩ ＫＨｚ程度の高周
波の短形波電圧に変換するインバータである。
６は第１図と同じである。第２図中１７は商用周波（５
０Ｈｚ又は６０Ｈｚ ）の電圧をＩ ＫＨｚ程度の高周
波の短形波電圧に変換するインバータである。
インバータ１７の出力である高周波の矩形波交流電圧は
昇圧トランス１８でプラス マイナス約ＩＭＶの矩形波
交流電圧昇圧され、その電圧はそのまま加速電極６．６
゛に印加される。加速電極６．６゛には交流電圧が印加
されることとなるが、負イオン源は一種の整流特性を有
しており、加速電極６にマイナス、加速電極６”にプラ
スが印加されたときだけ重水素負イオンビームＤ−が出
力される。従って重水素負イオンビームＤ−、重水素正
イオンビームＤ゛及び重水素中性ビームＤＯは全てＩ
ＫＨｚ程度の間歇的なビームとなる。また、重水素正イ
オン回収電極１）及び重水素負イオン回収電極１２の出
力電圧も約ＩＭＶでＩ ＫＨｚ程度の間欠出力となる。
昇圧トランス１８でプラス マイナス約ＩＭＶの矩形波
交流電圧昇圧され、その電圧はそのまま加速電極６．６
゛に印加される。加速電極６．６゛には交流電圧が印加
されることとなるが、負イオン源は一種の整流特性を有
しており、加速電極６にマイナス、加速電極６”にプラ
スが印加されたときだけ重水素負イオンビームＤ−が出
力される。従って重水素負イオンビームＤ−、重水素正
イオンビームＤ゛及び重水素中性ビームＤＯは全てＩ
ＫＨｚ程度の間歇的なビームとなる。また、重水素正イ
オン回収電極１）及び重水素負イオン回収電極１２の出
力電圧も約ＩＭＶでＩ ＫＨｚ程度の間欠出力となる。
これらの出力電圧は逆流防止用のダイオード１９．２０
を介して合成される。なお、これらの出力電圧は遅波回
路２１で相互に位相が１８０°ずらされてから合成され
るので合成された電圧はプラスマイナス約Ｉ ＭＶ、
Ｉ ＫＨｚ程度の高周波の矩形波交流電圧となる。この
矩形波交流電圧はそのまま負イオン源に使用されるか、
又は、降圧トランス１６で電圧が下げられインバータ２
２で商用周波に変換されてそのエネルギーが商用の交流
回線に回生される。
を介して合成される。なお、これらの出力電圧は遅波回
路２１で相互に位相が１８０°ずらされてから合成され
るので合成された電圧はプラスマイナス約Ｉ ＭＶ、
Ｉ ＫＨｚ程度の高周波の矩形波交流電圧となる。この
矩形波交流電圧はそのまま負イオン源に使用されるか、
又は、降圧トランス１６で電圧が下げられインバータ２
２で商用周波に変換されてそのエネルギーが商用の交流
回線に回生される。
（効果）
以上のような本発明に依れば次のような利点が生じる。
一つは、第２図中のインバータ１７．２２は第１図中の
インバータ１５と異なり、約ＩＭＶの高電圧でなくて良
いので製作が容易であること、また、第２図中のインバ
ータ１７で出力の高速遮断ができるので、技術的に困難
な第１図中の約ＩＭＶの電圧を遮断する高速スイッチ９
が不要である。
インバータ１５と異なり、約ＩＭＶの高電圧でなくて良
いので製作が容易であること、また、第２図中のインバ
ータ１７で出力の高速遮断ができるので、技術的に困難
な第１図中の約ＩＭＶの電圧を遮断する高速スイッチ９
が不要である。
本発明を適用した場合、重水素負イオンビームＤ−は間
欠的なビームとなるので、その時間平均の電流密度は最
大値の約半分となってしまう。
欠的なビームとなるので、その時間平均の電流密度は最
大値の約半分となってしまう。
しかしながら、負イオン源の運転条件に依っては重水素
負イオンビームＤ−の電流密度は運転開始直後約２ａ＋
ｓの間非常に大きくなることが実験的に知られている。
負イオンビームＤ−の電流密度は運転開始直後約２ａ＋
ｓの間非常に大きくなることが実験的に知られている。
従って本発明のように約Ｉ ＫＨ２で間欠運転を行うと
高電流密度の重水素負イオンビームＤ−が得られる可能
性がある。
高電流密度の重水素負イオンビームＤ−が得られる可能
性がある。
第２図中、重水素正イオン回収電極１）及び重水素負イ
オン回収電極１２に回収される正負の電荷量は不均衡と
なる可能性がある。その場合、両者の平均で表される直
流成分は降圧トランス１６及びインバータ２２を介して
回生されず、損失となる。しかしながら、上記正負の電
荷量の比は重水素ガス導入装置１から中性化セル１０に
導入する重水素ガスの多少に依り、調節できることが知
られている。従って、この重水素ガス導入量を適当に選
ぶことに依り、上記正負の電荷量を均衡させ、損失の少
ない装置とすることができる。
オン回収電極１２に回収される正負の電荷量は不均衡と
なる可能性がある。その場合、両者の平均で表される直
流成分は降圧トランス１６及びインバータ２２を介して
回生されず、損失となる。しかしながら、上記正負の電
荷量の比は重水素ガス導入装置１から中性化セル１０に
導入する重水素ガスの多少に依り、調節できることが知
られている。従って、この重水素ガス導入量を適当に選
ぶことに依り、上記正負の電荷量を均衡させ、損失の少
ない装置とすることができる。
第２図の例では重水素正イオン回収電極１）及び重水素
負イオン回収電極１２の出力電圧の合成に遅波回路を用
いて交流電圧としたが、約Ｉ ＫＨｚの間欠的な同出力
電圧に共振する共振回路を用いることで交流電圧として
も良い。
負イオン回収電極１２の出力電圧の合成に遅波回路を用
いて交流電圧としたが、約Ｉ ＫＨｚの間欠的な同出力
電圧に共振する共振回路を用いることで交流電圧として
も良い。
以上のように本発明に依れば技術的な困難の少ない負イ
オン源を用いた中性粒子入射装置を作ることができる。
オン源を用いた中性粒子入射装置を作ることができる。
第１図及び第２図はそれぞれ従来の案及び本発明に係る
負イオン源を用いた中性粒子入射装置の例である。 １ 重水素ガス導入装置 ２ アーク容器 ３ フィラメント電源 ４ フィラメント ５ アーク電源 ６．６゛ 加速電極 ７ 加速電源 ８ 電子吸収装置 ９ 高速スイッチ １０ 中性化セル １） 重水素正イオン回収電極１２
重水素負イオン回収電極１３．１４ 回
収コンデンサー １５．１７．２２ インバータ １６ ８ｓ圧トランス １８ 昇圧トランス １９．２０ ダイオード ２１ 遅波回路 ｄｏ 重水素正イオン ｄ−重水素負イオン ｅ 電子 Ｄｏ 重水素正イオンビームＤ−重水素負イ
オンビーム Ｄ０ 重水素中性イオンビーム奉ｆ図 募２ｚ
負イオン源を用いた中性粒子入射装置の例である。 １ 重水素ガス導入装置 ２ アーク容器 ３ フィラメント電源 ４ フィラメント ５ アーク電源 ６．６゛ 加速電極 ７ 加速電源 ８ 電子吸収装置 ９ 高速スイッチ １０ 中性化セル １） 重水素正イオン回収電極１２
重水素負イオン回収電極１３．１４ 回
収コンデンサー １５．１７．２２ インバータ １６ ８ｓ圧トランス １８ 昇圧トランス １９．２０ ダイオード ２１ 遅波回路 ｄｏ 重水素正イオン ｄ−重水素負イオン ｅ 電子 Ｄｏ 重水素正イオンビームＤ−重水素負イ
オンビーム Ｄ０ 重水素中性イオンビーム奉ｆ図 募２ｚ
Claims (2)
- （１）静電型加速電極に交流電圧を印加することを特徴
とする負イオン源を用いた中性粒子入射装置。 - （２）正負２種類の荷電粒子回収装置を有する負イオン
源を用いた中性粒子入射装置に於いて、負イオン源を間
欠運転することに依り得られる正負２種類の荷電粒子回
収装置の間欠出力を合成することに依り交流電圧にする
ことを特徴とする負イオン源を用いた中性粒子入射装置
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63037627A JPH01213998A (ja) | 1988-02-22 | 1988-02-22 | 負イオン源を用いた中性粒子入射装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63037627A JPH01213998A (ja) | 1988-02-22 | 1988-02-22 | 負イオン源を用いた中性粒子入射装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01213998A true JPH01213998A (ja) | 1989-08-28 |
Family
ID=12502874
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63037627A Pending JPH01213998A (ja) | 1988-02-22 | 1988-02-22 | 負イオン源を用いた中性粒子入射装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01213998A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107579662A (zh) * | 2017-10-25 | 2018-01-12 | 吉林大学 | 一种双等离子体离子源放电电源 |
| JP2018022698A (ja) * | 2012-09-04 | 2018-02-08 | トライ アルファ エナジー， インコーポレイテッド | 陰イオンに基づく中性ビーム入射器 |
-
1988
- 1988-02-22 JP JP63037627A patent/JPH01213998A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018022698A (ja) * | 2012-09-04 | 2018-02-08 | トライ アルファ エナジー， インコーポレイテッド | 陰イオンに基づく中性ビーム入射器 |
| CN107579662A (zh) * | 2017-10-25 | 2018-01-12 | 吉林大学 | 一种双等离子体离子源放电电源 |
| CN107579662B (zh) * | 2017-10-25 | 2024-04-09 | 吉林大学 | 一种双等离子体离子源放电电源 |
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