JPH0247840B2 - - Google Patents
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- JPH0247840B2 JPH0247840B2 JP56196742A JP19674281A JPH0247840B2 JP H0247840 B2 JPH0247840 B2 JP H0247840B2 JP 56196742 A JP56196742 A JP 56196742A JP 19674281 A JP19674281 A JP 19674281A JP H0247840 B2 JPH0247840 B2 JP H0247840B2
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/10—Nuclear fusion reactors
Landscapes
- Plasma Technology (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
発明の属する技術分野
本発明はカスプ磁場によるプラズマ閉じ込めを
可能とするプラズマ装置に関する。 従来技術及び其の問題点 開放系磁場でプラズマを閉じ込める場合、プラ
ズマの閉じ込め時間を長くすることが核融合炉で
必要なことはよく知られているが、核融合炉以外
の用途に使用されるプラズマ装置に於ても、閉じ
込め時間を長くすればプラズマ発生装置の消費電
力が少くて済み、プラズマの密度を高くすること
ができ、更にプラズマを包囲する固体壁への熱入
力が軽減されるなど、大きな効果が得られる。開
放系磁場によるプラズマ閉じ込めで閉じ込め時間
を長くするためには、開放端におけるプラギング
が必要とされる。このことは、たとえば、C.
Gormezano：Reduction of Losses in Open−
Ended Magnetic Traps；Nuclear Fusion、19
（’79）、８、1085などの文献に記載されている。 プラギングには高周波によるものと静電場によ
るものがあり、静電場によるものには電極を用い
る電極法と、タンデムミラー形磁場による両極性
電位閉じ込めがあり、これらはいずれも研究途上
にある。この電極法には、カスプ磁場のポイント
及びラインカスプに陽極及び陰極からなる静電プ
ラグを用いた電磁トラツプがある。第１図は電磁
トラツプの原理図で、文献T.J.Dolan、B.L.
Stansfield and J.M.Larsen：Plasma Potential
in electrostatidally plugged cusps and
mirrors：The Phycics of Fluids、18（’75）、
10、1383掲載されたものである。 図中の符号１は２個１組のコイルでＺ軸のまわ
りに軸対称に捲かれ、カスプ磁場を形成する。２
はポイントカスプに配設された中空円筒状の陽
極、３はポイントカスプに配設された中空円筒状
の陰極、４はラインカスプに配設された２個１組
の環状の陽極、５はラインカスプに配設された２
個１組の環状の陰極である。この２個１組のコイ
ル１に挾まれた空間及びコイル１の内部の空間に
は一つの図示されない真空容器が配設され、この
真空容器にはプラズマとなるべき気体が充填さ
れ、陰極３の少なくとも一方の陽極２の反対の側
には図示されない電子銃が配設され、この電子銃
から射出された電子は陰極３及び陽極２を貫通し
て図示されない真空容器内部を運動し、充填され
た気体をイオン化してプラズマが形成される。点
線６は、プラズマの存在する空間の境界を示す。
陰極３及び５の電位を零、陽極２及び陽極４の電
位をφAとしたとき、Ｚ軸近傍の空間電位φは第
２図に示す様に分布する。プラズマの存在する空
間の電位φeは、Ｏ＜φe＜φAを満足する。プラズ
マの存在する空間の両側には、陽極２の内部に電
位の山が形成され、電位の最も高い所で電位は
φe＋φiとなる。イオンの電荷をＺ、電子の電荷を
−とおいたとき、運動エネルギがZφiより小さい
イオン及び運動エネルギがφeより小さい電子は
プラズマの存在する空間から磁場方向に脱出でき
ず、イオンは矢印７に示す様に、電子は矢印８に
示す様に反射されてプラズマに戻される。すなわ
ちプラズマのイオン温度をTi、電子温度をTeと
するとき、 φi≫kTi／Ze、φe≫kTe／ｅ、 ……(1) とすることにより、プラズマの開放端におけるプ
ラギングができ、閉じ込め時間を格段に改善でき
ることが、従来の電磁トラツプの効果であつた。 この電磁トラツプにも、次の様な問題があつ
た。第２図に示す如く、陽極２の内部に於て、空
間電位は最大φi＋φeとなるが、 △φ＝φA−（φi＋φe） ……(2) で与えられる陽極電位と空間電位の差△φは零に
ならず、△φ＞０である。△φが形成される原因
は陽極２の内部に電子が捕獲されて電子群を形成
し、この電子群が作る空間電荷により電場が形成
されることである。ラインカスプにおける陽極４
に挾まれた空間にも陽極２の内部と同様に電子が
捕獲されて電子群を形成し、該電子群が電場を形
成して、第(2)式で表わされる電位差△φを、陽極
５の電位φAと陽極に挾まれた空間の電位φi＋φe
との間に生じる。ラインカスプは平面ｚ＝０にあ
るものとすれば、陽極４に挾まれた空間における
△φはｚの関数で、△φ＝△φ（ｚ）とあらわす
ことができ、ｚ＝０で△φは最大値 △φnax＝△φ（０） をとる。陽極４に挾まれた空間でｚ＝０での電位
は式(2)より、 φi＋φe＝φA−△φnax となる。φiとφeはプラズマの粒子数平衝等で定ま
るが、概ね同様程度の大きさで、φi〜φeであるか
ら、平面ｚ＝０上で、 φi〜φe〜１／２（φA−△φnax） となる。電磁トラツプに於ては、△φnaxが非常に
大きくなり、ほとんどφAに等しくなる結果、平
面ｚ＝０で、 φi〜φe〜０、ｚ＝０ ……３ となり、式(1)が成立しないことが知られている。
しかし、陽極内の大部分では式(1)が成立し、式(3)
はｒの非常に小さい部分だけで成立するから電磁
トラツプでは静電プラグのプラズマ閉じ込め時間
を増加させる効果は大きいが、ｚ＝０で式(3)が成
立する結果静電プラグにプラズマのロスアパーチ
ヤが形成され、これを通してプラズマが漏れるた
めに、プラズマ閉じ込め時間の増加の効果が制限
されていた。 発明の目的 本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、ラインカスプにおいて
ロスアパーチヤのない静電プラグを有するカスプ
磁場によるプラズマ装置を提供するにある。 発明の概要 ラインカスプに於ける磁場はその軸心に平行な
零でない成分を有するようにし、第一壁の外側に
置かれた電極の電位を外部電極で最も高くし、内
部電極でプラズマ電位よりも高く外部電極電位よ
りも低くして両電極に挾まれた空間の電位を内部
電極電位より高くなるようにしてロスアパーチヤ
を無くし、外及び内部電極の外側に端電極を配設
してその電位をプラズマ電位より低くし、もつて
目的を達成した。 発明の実施例 第３図は本発明の一実施例を示すプラズマ装置
主要部縦断面図、第４図は第３図に示す実施例の
各電極の電位の関係等を示すプラズマ装置回路ブ
ロツク図で、以下両図に示す実施例により本発明
の説明を行う。なお各図面で共通部分には同一番
号を符してある。１ａは大口径コイルで、ミラー
磁場を発生する２個一組のコイル１ｂは該大口径
コイル１ａの内部に同軸に配設され、大口径コイ
ル１ａとミラー磁場を発生するコイル１ｂは逆向
きの磁場を発生し、大口径コイル１ａとミラー磁
場を発生するコイル１ｂにより形成されるコイル
１はカスプ磁場を発生し、コイル１の対称軸Ｃ上
に中心を持つ二つの円Ｌにラインカスプを、該対
称軸Ｃ上の二つの点Ｐにポイントカスプができ
る。二つのラインカスプＬに於て、磁場の大きさ
は零でなく、その方向は軸心Ｃすなわち、コイル
１の軸心に平行である。プラズマはその境界６の
内部に存在し、プラズマに面する第一壁は円管部
９と該円管部９内の両端部に対称軸Ｃと垂直にな
るように配設された二個の皿状部１０からなる。
プラズマは後述の円筒部と皿状部にそれぞれ設け
られた環の部分でシースを介して第一壁の円管部
９と皿状部１０とに接する。二つのラインカスプ
Ｌに於けるプラズマ境界の近傍に於て、第一壁の
円管部９と皿状部１０はプラズマを介在して配設
されたそれぞれ二個一組の第一壁を構成し、円管
部９と皿状部１０は共に接地されている。該第一
壁の外側のものである円管部９にならんで環状導
体で形成された外部電極１１がプラズマに外接す
る磁気面から隔離して配設される。該磁気面の内
側にはそれから隔離して、第一壁の内側のもので
ある皿状部１０にならんで、環状導体で形成され
た内部電極１２が配設される。１３は端電極で、
プラズマに接する磁力線及びプラズマに交わる磁
力線の全てと交わり、外部電極１１及び内部電極
１２に関してプラズマと反対側に配設された環状
導体で形成されている。第一壁の円管部９の内面
の両端には端環９ａが固着され、第一壁の皿状部
１０の外縁部には端環１０ａが、該皿状部の中心
部の開口には中心環１０ｂがそれぞれ固着され、
該端環９ａ，１０ａ及び中心環１０ｂのいずれか
あるいは全てがプラズマと接し、シースを介する
イオン及び電子の伝導によりプラズマ電位が制御
される。すなわち、第一壁は接地されているか
ら、プラズマの存在する空間の電位（以下プラズ
マ電位）φpの絶対値はシース電圧に等しい。ポ
イントカスプＰの近傍で、陽極２にはプラズマ電
位φpにくらべて充分高く、陰極３にはφpより充
分低い電位がそれぞれ図示の電源から印加され、
第１図に示した電磁トラツプのポイントカスプに
おける静電プラグと同様のプラギングが行われ
る。ラインカスプにおける静電プラグは、以下第
５図を併用して説明する。 第５図はラインカスプにおける静電プラグに関
する本発明の効果を示す線図である。内部電極１
２には電源１４から正の高電位φiが、外部電極１
１には電源１４及び１５から正の高電位φeが、
端電極１３には電源１６から負の高電位φkがそ
れぞれ与えられる。各電極の電位φi、φe、φk及び
プラズマ電位には、 φk＜φp＜φi＜φe ……(4) なる関係が成立している。 発明の効果 かくして構成された本発明のプラズマ装置を説
明すると、二つのラインカスプＬは磁場の対称軸
に垂直な中心面に関し、磁場の向き以外は鏡面対
称であり、その作用は同一であるから、一つのラ
インカスプの作用と効果について説明する。 内部電極１２と外部電極１１に挾まれた空間
で、磁場１７はその対称軸Ｃ及各電極面に平行で
ある。磁場に沿つて各電極面の半径Ri、Reに於
ける空間電位φ（Ri、ｚ）、φ（Re、ｚ）は第５図
ｂに示すように、内部電極１２と外部電極１１が
存在する部分、すなわちＺ＝Zsの近傍で高く、そ
の両側で低い形をとり、外部電極の電位φeと内
部電極の電位φiの電位差φe−φiによる電場は、磁
場１７と直交し、電子に対するクロストフイール
ドトラツプが形成される。該クロストフイールド
トラツプには、プラズマ境界６から射出された電
子の一部が捕獲され、捕獲された電子は点線１８
で示される領域内に電子群を形成する。この電子
群は、プラズマから電子を供給される一種の非自
続的なクロストフイールド放電を行わせる。放電
が非自続的であることを除いて、この放電は内部
電極１２を陰極の中心導体とし、プラズマ境界
６、第一壁の円管部９及び皿状部１０と端電極１
３をエンドハツトとし、外部電極１１を陽極とす
るマグネトロン放電と類似している。この静電プ
ラグにおける非自続的な放電が維持されていると
き、電子群の密度は一定値以下、すなわちマグネ
トロン放電と同様に放電空間における空間電位の
最小値は内部電極１２の電位φiとなる範囲に電子
群の自律的な作用で制限されている。内部電極１
２と外部電極１１の間の空間電位分布のｒ依存を
第５図ｃにφ（ｒ、Zs）として、Ｚ依存を同ｂに
φ（Ri＋Re／２、Ｚ）として示す。すなわち、 φi＝φ（ｒ、Zs） ……(5) が成立している。第５図に示される様に、プラズ
マ境界６と電子群境界１８は完全に分離されてお
り、かつラインカスプにおける外部電極１１と内
分電極１２の間の空間電位は第４及び第(5)式から
も明らかな様に、全ての点でプラズマ電位φpよ
り高いから、本発明においてはラインカスプにロ
スアパーチヤが存在しない。これが本発明の効果
である。 発明の他の実施例 本発明はポイントカスプに於ける静電プラグに
関して何等の制御をも課すものでない。ポイント
カスプに於て、ロスアパーチヤのない静電プラグ
が実現すれば、それと本発明とを併用することに
よつて、閉じ込めの非常によいプラズマ装置が実
現することは言うまでもない。また、ポイントカ
スプから漏れ出るプラズマを積極的に利用して、
表面の加工・処理等に用いたりイオン源として用
いることもできる。
可能とするプラズマ装置に関する。 従来技術及び其の問題点 開放系磁場でプラズマを閉じ込める場合、プラ
ズマの閉じ込め時間を長くすることが核融合炉で
必要なことはよく知られているが、核融合炉以外
の用途に使用されるプラズマ装置に於ても、閉じ
込め時間を長くすればプラズマ発生装置の消費電
力が少くて済み、プラズマの密度を高くすること
ができ、更にプラズマを包囲する固体壁への熱入
力が軽減されるなど、大きな効果が得られる。開
放系磁場によるプラズマ閉じ込めで閉じ込め時間
を長くするためには、開放端におけるプラギング
が必要とされる。このことは、たとえば、C.
Gormezano：Reduction of Losses in Open−
Ended Magnetic Traps；Nuclear Fusion、19
（’79）、８、1085などの文献に記載されている。 プラギングには高周波によるものと静電場によ
るものがあり、静電場によるものには電極を用い
る電極法と、タンデムミラー形磁場による両極性
電位閉じ込めがあり、これらはいずれも研究途上
にある。この電極法には、カスプ磁場のポイント
及びラインカスプに陽極及び陰極からなる静電プ
ラグを用いた電磁トラツプがある。第１図は電磁
トラツプの原理図で、文献T.J.Dolan、B.L.
Stansfield and J.M.Larsen：Plasma Potential
in electrostatidally plugged cusps and
mirrors：The Phycics of Fluids、18（’75）、
10、1383掲載されたものである。 図中の符号１は２個１組のコイルでＺ軸のまわ
りに軸対称に捲かれ、カスプ磁場を形成する。２
はポイントカスプに配設された中空円筒状の陽
極、３はポイントカスプに配設された中空円筒状
の陰極、４はラインカスプに配設された２個１組
の環状の陽極、５はラインカスプに配設された２
個１組の環状の陰極である。この２個１組のコイ
ル１に挾まれた空間及びコイル１の内部の空間に
は一つの図示されない真空容器が配設され、この
真空容器にはプラズマとなるべき気体が充填さ
れ、陰極３の少なくとも一方の陽極２の反対の側
には図示されない電子銃が配設され、この電子銃
から射出された電子は陰極３及び陽極２を貫通し
て図示されない真空容器内部を運動し、充填され
た気体をイオン化してプラズマが形成される。点
線６は、プラズマの存在する空間の境界を示す。
陰極３及び５の電位を零、陽極２及び陽極４の電
位をφAとしたとき、Ｚ軸近傍の空間電位φは第
２図に示す様に分布する。プラズマの存在する空
間の電位φeは、Ｏ＜φe＜φAを満足する。プラズ
マの存在する空間の両側には、陽極２の内部に電
位の山が形成され、電位の最も高い所で電位は
φe＋φiとなる。イオンの電荷をＺ、電子の電荷を
−とおいたとき、運動エネルギがZφiより小さい
イオン及び運動エネルギがφeより小さい電子は
プラズマの存在する空間から磁場方向に脱出でき
ず、イオンは矢印７に示す様に、電子は矢印８に
示す様に反射されてプラズマに戻される。すなわ
ちプラズマのイオン温度をTi、電子温度をTeと
するとき、 φi≫kTi／Ze、φe≫kTe／ｅ、 ……(1) とすることにより、プラズマの開放端におけるプ
ラギングができ、閉じ込め時間を格段に改善でき
ることが、従来の電磁トラツプの効果であつた。 この電磁トラツプにも、次の様な問題があつ
た。第２図に示す如く、陽極２の内部に於て、空
間電位は最大φi＋φeとなるが、 △φ＝φA−（φi＋φe） ……(2) で与えられる陽極電位と空間電位の差△φは零に
ならず、△φ＞０である。△φが形成される原因
は陽極２の内部に電子が捕獲されて電子群を形成
し、この電子群が作る空間電荷により電場が形成
されることである。ラインカスプにおける陽極４
に挾まれた空間にも陽極２の内部と同様に電子が
捕獲されて電子群を形成し、該電子群が電場を形
成して、第(2)式で表わされる電位差△φを、陽極
５の電位φAと陽極に挾まれた空間の電位φi＋φe
との間に生じる。ラインカスプは平面ｚ＝０にあ
るものとすれば、陽極４に挾まれた空間における
△φはｚの関数で、△φ＝△φ（ｚ）とあらわす
ことができ、ｚ＝０で△φは最大値 △φnax＝△φ（０） をとる。陽極４に挾まれた空間でｚ＝０での電位
は式(2)より、 φi＋φe＝φA−△φnax となる。φiとφeはプラズマの粒子数平衝等で定ま
るが、概ね同様程度の大きさで、φi〜φeであるか
ら、平面ｚ＝０上で、 φi〜φe〜１／２（φA−△φnax） となる。電磁トラツプに於ては、△φnaxが非常に
大きくなり、ほとんどφAに等しくなる結果、平
面ｚ＝０で、 φi〜φe〜０、ｚ＝０ ……３ となり、式(1)が成立しないことが知られている。
しかし、陽極内の大部分では式(1)が成立し、式(3)
はｒの非常に小さい部分だけで成立するから電磁
トラツプでは静電プラグのプラズマ閉じ込め時間
を増加させる効果は大きいが、ｚ＝０で式(3)が成
立する結果静電プラグにプラズマのロスアパーチ
ヤが形成され、これを通してプラズマが漏れるた
めに、プラズマ閉じ込め時間の増加の効果が制限
されていた。 発明の目的 本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、ラインカスプにおいて
ロスアパーチヤのない静電プラグを有するカスプ
磁場によるプラズマ装置を提供するにある。 発明の概要 ラインカスプに於ける磁場はその軸心に平行な
零でない成分を有するようにし、第一壁の外側に
置かれた電極の電位を外部電極で最も高くし、内
部電極でプラズマ電位よりも高く外部電極電位よ
りも低くして両電極に挾まれた空間の電位を内部
電極電位より高くなるようにしてロスアパーチヤ
を無くし、外及び内部電極の外側に端電極を配設
してその電位をプラズマ電位より低くし、もつて
目的を達成した。 発明の実施例 第３図は本発明の一実施例を示すプラズマ装置
主要部縦断面図、第４図は第３図に示す実施例の
各電極の電位の関係等を示すプラズマ装置回路ブ
ロツク図で、以下両図に示す実施例により本発明
の説明を行う。なお各図面で共通部分には同一番
号を符してある。１ａは大口径コイルで、ミラー
磁場を発生する２個一組のコイル１ｂは該大口径
コイル１ａの内部に同軸に配設され、大口径コイ
ル１ａとミラー磁場を発生するコイル１ｂは逆向
きの磁場を発生し、大口径コイル１ａとミラー磁
場を発生するコイル１ｂにより形成されるコイル
１はカスプ磁場を発生し、コイル１の対称軸Ｃ上
に中心を持つ二つの円Ｌにラインカスプを、該対
称軸Ｃ上の二つの点Ｐにポイントカスプができ
る。二つのラインカスプＬに於て、磁場の大きさ
は零でなく、その方向は軸心Ｃすなわち、コイル
１の軸心に平行である。プラズマはその境界６の
内部に存在し、プラズマに面する第一壁は円管部
９と該円管部９内の両端部に対称軸Ｃと垂直にな
るように配設された二個の皿状部１０からなる。
プラズマは後述の円筒部と皿状部にそれぞれ設け
られた環の部分でシースを介して第一壁の円管部
９と皿状部１０とに接する。二つのラインカスプ
Ｌに於けるプラズマ境界の近傍に於て、第一壁の
円管部９と皿状部１０はプラズマを介在して配設
されたそれぞれ二個一組の第一壁を構成し、円管
部９と皿状部１０は共に接地されている。該第一
壁の外側のものである円管部９にならんで環状導
体で形成された外部電極１１がプラズマに外接す
る磁気面から隔離して配設される。該磁気面の内
側にはそれから隔離して、第一壁の内側のもので
ある皿状部１０にならんで、環状導体で形成され
た内部電極１２が配設される。１３は端電極で、
プラズマに接する磁力線及びプラズマに交わる磁
力線の全てと交わり、外部電極１１及び内部電極
１２に関してプラズマと反対側に配設された環状
導体で形成されている。第一壁の円管部９の内面
の両端には端環９ａが固着され、第一壁の皿状部
１０の外縁部には端環１０ａが、該皿状部の中心
部の開口には中心環１０ｂがそれぞれ固着され、
該端環９ａ，１０ａ及び中心環１０ｂのいずれか
あるいは全てがプラズマと接し、シースを介する
イオン及び電子の伝導によりプラズマ電位が制御
される。すなわち、第一壁は接地されているか
ら、プラズマの存在する空間の電位（以下プラズ
マ電位）φpの絶対値はシース電圧に等しい。ポ
イントカスプＰの近傍で、陽極２にはプラズマ電
位φpにくらべて充分高く、陰極３にはφpより充
分低い電位がそれぞれ図示の電源から印加され、
第１図に示した電磁トラツプのポイントカスプに
おける静電プラグと同様のプラギングが行われ
る。ラインカスプにおける静電プラグは、以下第
５図を併用して説明する。 第５図はラインカスプにおける静電プラグに関
する本発明の効果を示す線図である。内部電極１
２には電源１４から正の高電位φiが、外部電極１
１には電源１４及び１５から正の高電位φeが、
端電極１３には電源１６から負の高電位φkがそ
れぞれ与えられる。各電極の電位φi、φe、φk及び
プラズマ電位には、 φk＜φp＜φi＜φe ……(4) なる関係が成立している。 発明の効果 かくして構成された本発明のプラズマ装置を説
明すると、二つのラインカスプＬは磁場の対称軸
に垂直な中心面に関し、磁場の向き以外は鏡面対
称であり、その作用は同一であるから、一つのラ
インカスプの作用と効果について説明する。 内部電極１２と外部電極１１に挾まれた空間
で、磁場１７はその対称軸Ｃ及各電極面に平行で
ある。磁場に沿つて各電極面の半径Ri、Reに於
ける空間電位φ（Ri、ｚ）、φ（Re、ｚ）は第５図
ｂに示すように、内部電極１２と外部電極１１が
存在する部分、すなわちＺ＝Zsの近傍で高く、そ
の両側で低い形をとり、外部電極の電位φeと内
部電極の電位φiの電位差φe−φiによる電場は、磁
場１７と直交し、電子に対するクロストフイール
ドトラツプが形成される。該クロストフイールド
トラツプには、プラズマ境界６から射出された電
子の一部が捕獲され、捕獲された電子は点線１８
で示される領域内に電子群を形成する。この電子
群は、プラズマから電子を供給される一種の非自
続的なクロストフイールド放電を行わせる。放電
が非自続的であることを除いて、この放電は内部
電極１２を陰極の中心導体とし、プラズマ境界
６、第一壁の円管部９及び皿状部１０と端電極１
３をエンドハツトとし、外部電極１１を陽極とす
るマグネトロン放電と類似している。この静電プ
ラグにおける非自続的な放電が維持されていると
き、電子群の密度は一定値以下、すなわちマグネ
トロン放電と同様に放電空間における空間電位の
最小値は内部電極１２の電位φiとなる範囲に電子
群の自律的な作用で制限されている。内部電極１
２と外部電極１１の間の空間電位分布のｒ依存を
第５図ｃにφ（ｒ、Zs）として、Ｚ依存を同ｂに
φ（Ri＋Re／２、Ｚ）として示す。すなわち、 φi＝φ（ｒ、Zs） ……(5) が成立している。第５図に示される様に、プラズ
マ境界６と電子群境界１８は完全に分離されてお
り、かつラインカスプにおける外部電極１１と内
分電極１２の間の空間電位は第４及び第(5)式から
も明らかな様に、全ての点でプラズマ電位φpよ
り高いから、本発明においてはラインカスプにロ
スアパーチヤが存在しない。これが本発明の効果
である。 発明の他の実施例 本発明はポイントカスプに於ける静電プラグに
関して何等の制御をも課すものでない。ポイント
カスプに於て、ロスアパーチヤのない静電プラグ
が実現すれば、それと本発明とを併用することに
よつて、閉じ込めの非常によいプラズマ装置が実
現することは言うまでもない。また、ポイントカ
スプから漏れ出るプラズマを積極的に利用して、
表面の加工・処理等に用いたりイオン源として用
いることもできる。
第１図は電磁トラツプの原理図、第２図は電磁
トラツプのＺ軸近傍の空間電位の分布を示す線
図、第３図は本発明の一実施例を示すプラズマ装
置主要部縦断面図、第４図は第３図に示す実施例
の各電極の電位の関係等を示すプラズマ装置回路
ブロツク図、第５図はラインカスプにおけ静電プ
ラグに関する本発明の効果を示す線図である。 １……コイル、２，４……陽極、３，５……陰
極、６……プラズマ境界、９……第一壁の円管
部、１０……第一壁の皿状部、１１……外部電
極、１２……内部電極、１３……端電極、１４，
１５，１６……電源、１７……磁場、１８……電
子群境界、Ｃ……磁場の対称軸、Ｐ……ポイント
カスプ、Ｌ……ラインカスプ。
トラツプのＺ軸近傍の空間電位の分布を示す線
図、第３図は本発明の一実施例を示すプラズマ装
置主要部縦断面図、第４図は第３図に示す実施例
の各電極の電位の関係等を示すプラズマ装置回路
ブロツク図、第５図はラインカスプにおけ静電プ
ラグに関する本発明の効果を示す線図である。 １……コイル、２，４……陽極、３，５……陰
極、６……プラズマ境界、９……第一壁の円管
部、１０……第一壁の皿状部、１１……外部電
極、１２……内部電極、１３……端電極、１４，
１５，１６……電源、１７……磁場、１８……電
子群境界、Ｃ……磁場の対称軸、Ｐ……ポイント
カスプ、Ｌ……ラインカスプ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ プラズマに面する第一壁を有し、ラインカス
プを持つ軸対称型カスプ磁場を用いてプラズマの
閉じ込めを行うプラズマ装置において、 前記ラインカスプにおける磁場は、この磁場の
対称軸に平行な方向の成分が零でなく、 前記第一壁は、円管部及びこの円管部の両端部
に前記円管部から隔離して、前記ラインカスプ磁
場の対称軸にほぼ垂直になるようにそれぞれ配設
され、かつ外縁部が外方向に向いて配設される皿
状部とを備え、前記円管部及び前記皿状部は前記
ラインカスプの近傍においてプラズマを介在させ
るように配設され、 外部電極、内部電極、端電極から成る電極群
は、前記第一壁の円管部及び皿状部の両端に前記
ラインカスプ磁場の対称軸の方向にそれぞれ並ん
で配置され、かつ前記外部電極は前記プラズマの
前記円管部側の磁気面から隔離して配設される環
状導体で形成され、前記内部電極は、プラズマの
前記皿状部側の磁気面から隔離して配設される環
状導形成され、前記端電極は、前記プラズマに接
する磁力線及びこのプラズマに交わる磁力線の実
際上全てと交わる外形を有し、前記外部電極及び
前記内部電極に関して前記プラズマと反対側に配
設される環状導体で形成され、 前記外部電極に最も高い電位、前記内部電極に
２番目に高い電位、前記第一壁に３番目に高い電
位、前記端電極に最も低い電位を与える手段と、 を具備することを特徴とするプラズマ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56196742A JPS58100395A (ja) | 1981-12-09 | 1981-12-09 | プラズマ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56196742A JPS58100395A (ja) | 1981-12-09 | 1981-12-09 | プラズマ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58100395A JPS58100395A (ja) | 1983-06-15 |
| JPH0247840B2 true JPH0247840B2 (ja) | 1990-10-23 |
Family
ID=16362842
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56196742A Granted JPS58100395A (ja) | 1981-12-09 | 1981-12-09 | プラズマ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58100395A (ja) |
-
1981
- 1981-12-09 JP JP56196742A patent/JPS58100395A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58100395A (ja) | 1983-06-15 |
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