JPS58108699A - 中性粒子入射装置用イオン源の電極組立方法 - Google Patents

中性粒子入射装置用イオン源の電極組立方法

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JPS58108699A
JPS58108699A JP56207327A JP20732781A JPS58108699A JP S58108699 A JPS58108699 A JP S58108699A JP 56207327 A JP56207327 A JP 56207327A JP 20732781 A JP20732781 A JP 20732781A JP S58108699 A JPS58108699 A JP S58108699A
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JP
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electrode
electrodes
ion source
neutral particle
injection device
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磯部 昭二
功 鈴木
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Hitachi Ltd
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は核融合装置に使用される中性粒子入射装置のイ
オン源°に係り、更に具体的にはアノ(チャ方式の電極
を用いた中性粒子入射装置のイオン源に関する。
従来のアパチャ方式の電極を用いたイオン源にあっては
イオンビームの焦点の適切な測定方法がなかった為にI
puえ!極の加工精度が高くても、電極の4[1合せ作
業において精確に磁極を配置rることができず所望の位
置に焦点全得ることができなかった。従って核融合装置
等に中性粒子全入射する際にイオンビームを収束するこ
とができず、イオンビームは太さな広がり金持つために
仕切板等に該ビームの周辺部が遮られるためにエネルギ
ー密度の低いイオンビームしか得られなかった。
本発明の目的は所望の位置にイオンビームの焦点が得る
ことが可能なアパチャ方式の電極を有する中性粒子入射
装置のイオン源を提供することにある。
本発明の特徴はイオン全加速する加速l!極、減速電極
及び接地電極の三つの磁極を、これらの電極の中心器上
の一点を中心に曲率半径の異なる曲面状に形成し且つ所
定間隔で配置すると共に、前記三つの電極に前記曲率半
径方向に連通ずる複数の透孔を穿設した点にめる。
さて、イオン源を構成する力11速電極、減速電極、接
地電極の各電極に複数の透孔を穿設し且つこれらの三つ
の電極を所定間隔で配設し、このときの各電極の透孔全
納ぶ直線がこれらの電極の中心軸上の一点で父わる、即
ちイオンビームが焦点を結ぶように上記透孔の加工會す
ることは可能である。
しかしながら、これらの電極の加工は一般的には個別に
行われるのでこれらの電極全所定の位置に焦点を結ぶよ
うに組合せ配置することは正確な焦点測定方法がない限
シネ可能である。
今回この方法が開発されたため正確な焦点を有する電極
の組合せ配置が可能となった。その方法は、ビンの頭部
に球全萌し加速、減速、接地電極を通じ、アパチャ六に
適合する直径と長さ’5[するビンを測定子として、組
合せられた上記三つの電極に連+[llするように挿入
し、頭部のビンの中心位置を球ガイドならび三次元位置
測定益金用いて測定する。この測定された三次元の座標
値を用い、立体幾何学の公式を適用することにより焦点
位置全計算する。これによシ焦点を有するアパチャ弐電
極を有するイオン源12用することが可nヒとなった。
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。第1
図はイオン源の電極、例えば加速電極を数値制御工作機
械によシ加工する様子を示している。
加速電極、減速電極、接地電極の配置はこれらの電極の
中心軸上にイオンビームが焦点を結ぶように計算上、幾
何学的配置が求まるので、この計算値に基づいて数値制
御工作機械を調整し、各電極を個別に複数の透孔を穿設
加工する。その後、第2図に示すように電極を球面状に
形成する。
次に第3図に従来のイオン源と本発明に係るイオン源と
をイオンビー)・(中性粒子ビーム)のエネルギー効率
が異なることを示す。同図において1.1′は加速酸吻
、2,2′は減速電極、3゜3′はプラズマ室、23は
中性化セル、24゜25.30は中性粒子ビーム、26
はイオンビーム、27は仕切板、28は核融合装置、2
9は核融合プラズマでるる。同図(4)に示す本発明に
係るイオン源ではイオンビーム(中性粒子ビーム)は広
がりがあっても焦点を結ぶために核融合装置28内に有
効に射出される。
これに対し同図(ロ)に示す従来のイオン源ではイオン
ビームは焦点を結ばないために発散し仕切板27等によ
シビームの周辺部が遮蔽されてしまい接融付装置28内
に射出される中性粒子ビームのエネルギー効率は低下す
る。
次に第2図に示したような球面状に形成した各電極全所
定間隔で配置した状態全第4図に示す。
以下、電極+1.2.3)の焦点測定を第4図乃至′W
J7図に基づいて説明する。第4図において支持架台4
には〃口達電極1、減速電極2、接地電極3が所定位置
に配設されている。以下、電極の製作工81111it
に説明する。電極は第4図に示すように曲面形成して組
立てた状態の電極の焦点Gにビームが通るすべての透孔
の中心線の延長線が投影するように、前述の如く予めそ
の曲面形成時の寸法変化@を見込んだ透孔の位置を設定
して第5図の如く単品電極毎に平板状態下で透孔の穿設
加工を行う。次に前に述べたように第2図の如く曲面形
成して第4図の如く支持架台4の一ヒに組立てられる。
測定子5,6は第6図(4)、■に示すような形状であ
るが、第4図の直径りの透孔12に挿通するように一端
全直径d(D)d)の円柱軸とし、他端に一定寸法の球
全備え、更に7JO速電極1の着座面から球の中心まで
の寸法が夫々、L、tである2棟類とし、円柱軸の直径
dの寸法が僅少差のものを各々、鑞数個用意する。測定
子5.6の位置検出を行う三次元測定機のグローブ7の
形状は第7図に示すようにプローブ7はその一端を第6
図(4)、(ト)に示す測定子5.6の球に嵌合する凹
部7A’に有し、他端を第4図に示す三次元測定器スピ
ンドル8の穴8Aに嵌合する円柱軸とする。
焦点検査法は次のように行う。第4図に示す三次元測定
器スピンドル8の穴8Aにプローブ7を低め込み、ボル
ト9で固定する。電極1.2.3全支持架台4の上に組
立てたもの全三次元測定機テーブル10上に設置し、電
極1,2.3の透孔12に挿通させる測定子5ケ複数1
1Nの中から選定し、第4図の如く取付ける。この時の
組合せ電極に設けたイオン貫通孔12の最大透過直径は
測定子50円柱軸5Cの直径dとなる。次に三次元測定
機スピンドル8會下降させ、測定子50球5Aにグロー
ブ7の凹部rh會v合さぞ、三次元測定(幾により測定
子5の球5Aの中心である点PI′におりる゛電極の中
心軸Nおよび三次元座標値テーブル10の上面全原点と
する三次元座標値(X]。
Y+ + Zl ’ )全測定する。次に三次元測定器
スピンドル8を上昇させ、測定子5を抜き取り、透孔1
2に611]定子5の円柱+allの直径dと同一寸法
の測定子6を選定し取付け、三次元測定域スビ/ドル8
を下降させ測定子6の球6Aにプローブ7の凹部7A′
ff:嵌合させ、三次元測定機e(よシ測定子6の球6
Aの中ILL?である点P2’における三次元座標値(
X21 Y2s Zt ’ l全測定する。このように
してHf保個所の三次元座標1[ケ測定するのであるが
、第4図におけるP l’ + P x ’におけるZ
 Ikll座標、Zl ’ + Zl ’は三次元測定
機テーブルlOの土面よシの座標血でめるため、イオン
ビームレットの焦点Gi原点とする点p、/・P2′の
Z軸の匪襟値會それぞれZ s + Z2とすると、第
4図に示す如く焦点Gから加速電極1の内向1での距離
(曲率半径)がR1三次元測定器テーブル10上面から
加速電極1の内面と接し且つ中心岬INと直交する@線
までの距肯1tがH”??あるから、 Zl =Z+’+(f(、+H)     ・・・・・
・・・・・・・(1)Z2 =Z2’+ (RH)  
   ・・・・・・・・・・・・(2)となる。以上に
より第4図の点PI ’ * P2′は第8図の点PI
、P2に置換され、電極1,2゜3のイオン貫通孔が理
論焦点平面Q上に投影する座標全電極1,2.3の中心
軸Nからの変位(イオンビームレット収束寸法)は次の
ようにして算出される。
第8図に理論焦点十而QX電極の中心軸へ及び前記点P
l’ 、P2 ’に焦点G’t−原点としてXYZ直交
座標系で示した点Ps + P2の関係會示す。
同図において点P1+ P2 k通る直線が電極の中心
間11N(Z軸)に直交する理論焦点平面Qとの交点を
PとしたときのX、Y座標(x、y)が求めるイオンビ
ームレットの焦点寸法であり、次に示す余弦方程式にJ
ニジ求められる。
上式(3)において2=0とすると、 ・・・・・・・・・・・・(4) ここで焦点G (0,0,0)から点Pまでの距離をr
とすると、 r=   X2   V2      ”−・・・・(
5)となるので上式(4) 、 (5)よりイオンビー
ムレットの焦点寸法rが算出される。上記の如き焦点測
定法により、焦点盆有するアパチャ方式の電極會有する
イオン源の製作が可能となった。
以上に説明した如く本発明ではイオン全所定速度で加速
する加速電極、減速電極及び接地電極の三つの電極を、
これらの電極の中心軸上の一点を中lbに曲率半径の異
なる曲面状に形成し且つ所定間隔で配置すると共に、前
記三つの電極に前記曲率半径方向に連通する複数の透孔
全穿設するよう(9) に構成したので本発明によれば上記各電極の中心軸上の
所望の位置にイオンビームの焦点全形成することが可能
な中性粒子入射装置のイオン源を実現できる。
【図面の簡単な説明】
第1図はイオン源に使用される電極全数値制御工作機械
により加工する様子全示す説明図、第2図は電極を球面
状に形成した状態を示す図、第3図は従来のイオン源と
本発明に係るイオン源におけるイオンと一ムの収束状態
を比較するための説明図、第4図は各電極を球面状に加
工した後に所定間隔で配置した状態を示す図、第5図は
電極を曲面加工する前に平板状態で複数の透孔全穿設し
た状態金示す図、第6図は組合せ配置された電極の焦点
測定を行うための測定子の外観を示す斜視図、第7図は
測定子の位置全三次元測定器により測定する際に使用さ
れるグローブの外観を示す斜視図、第8図は電極の焦点
測定においてイオンビームレットの収束半径を算出する
だめの説明図で必る。 (10) l・・・加jポ電極、2・・・減速電極、:3・・・接
地″電極、5゜6・・・測定子、21・・・ヒータ、2
2・・・プラズマ室、28・・・核融會装置、29・・
・核融什プラズマ。 代理人 斤理士 高傭明夫 tll) 第 ) 閃 第2図 第 3図 5

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、イオンを発生するフィラメントと、該フィラメント
    から発生するイオン全加速するための加速′に他、減速
    電極及び接地電極の少なくとも三つの電極とを有する中
    性粒子入射装置のイオン源において、前記三つの電極を
    、これらの電極の中心軸上の一点全中心に曲率半径の異
    なる曲面状に形成し且つ所定間隔で配置すると共に、前
    記三つの電極に前記曲率半径方向に連通する複数の透孔
    を穿設したことf%mとする中性粒子入射装置のイオン
    源。
JP56207327A 1981-12-21 1981-12-21 中性粒子入射装置用イオン源の電極組立方法 Granted JPS58108699A (ja)

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