JPS5842199A - Neutral particle injection device - Google Patents
Neutral particle injection deviceInfo
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- JPS5842199A JPS5842199A JP56138482A JP13848281A JPS5842199A JP S5842199 A JPS5842199 A JP S5842199A JP 56138482 A JP56138482 A JP 56138482A JP 13848281 A JP13848281 A JP 13848281A JP S5842199 A JPS5842199 A JP S5842199A
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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。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は中性粒子入射装置に係り、特にプラズマ閉じ込
め方式の核融合装置等に採用するに好適な中性粒子入射
装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a neutral particle injection device, and particularly to a neutral particle injection device suitable for use in a plasma confinement type nuclear fusion device.
第1図に従来の中性粒子入射装置の概略を示す。FIG. 1 shows an outline of a conventional neutral particle injection device.
該図において、1は気体を放電し放電中のイオンを引出
し加速するイオン源、2はイオン源1よりイオンだけを
選択的に引出す引出加速電極、3は引出されたイオンの
電荷を中性化セルで中性粒子入射装置用真空容器4内に
収納されている。中性粒子入射装置用真空容器4内には
ビーム′ダンプ6、及び内部を真空排気するクライオポ
ンプ9が収納され、クライオポンプ9は外部の冷凍設備
10と接続されている。中性粒子入射装置用真空容器4
のイオン源1側とは反対側の端部は内部にプラズマ12
を収納している核融合装置用真空容器11に接続される
。5は供給ガス源13より中性化セル3内にガスパルス
導入弁を介してガスを供給するガス導入系、8は高速中
性子ビームの軌跡、7は電荷交換をしなかったイオンビ
ームの軌跡である。In the figure, 1 is an ion source that discharges gas and extracts and accelerates the ions being discharged, 2 is an extraction acceleration electrode that selectively extracts only ions from the ion source 1, and 3 is an electrode that neutralizes the charge of the extracted ions. The cell is housed in a vacuum container 4 for a neutral particle injection device. A beam dump 6 and a cryopump 9 for evacuating the interior are housed in the vacuum chamber 4 for the neutral particle injection device, and the cryopump 9 is connected to an external refrigeration facility 10. Vacuum container 4 for neutral particle injection device
The end opposite to the ion source 1 side contains plasma 12 inside.
It is connected to a vacuum vessel 11 for a nuclear fusion device that houses a fusion device. 5 is a gas introduction system that supplies gas from the supply gas source 13 into the neutralization cell 3 via a gas pulse introduction valve, 8 is the trajectory of a fast neutron beam, and 7 is the trajectory of an ion beam that has not undergone charge exchange. .
このような構成におい七、イオン源1から引出された高
速のイオンビームは、中性化セル3内部に残留、浮遊す
る気体と衝突し電荷を失ない高速の中性粒子線となり、
ターゲットとなるプラズマ12に入射され、プラズマ1
2を加熱するものである。In such a configuration, the high-speed ion beam extracted from the ion source 1 collides with the gas remaining and floating inside the neutralization cell 3 and becomes a high-speed neutral particle beam that does not lose its charge.
The target plasma 12 is injected, and the plasma 1
2.
ところで、中性化セル3内での中性化効率を良くするた
めに、供給ガス源13よりガス導入系5を介して中性化
セル3にガスを導入し、イオン源1からの大エネルギ−
イオンビームを中性ガスと衝突させ、中性粒子ビームを
得るようにしている。By the way, in order to improve the neutralization efficiency within the neutralization cell 3, gas is introduced into the neutralization cell 3 from the supply gas source 13 via the gas introduction system 5, and the high energy from the ion source 1 is −
The ion beam collides with neutral gas to produce a neutral particle beam.
しかし、通常、導入ガスは、中性化セル3部分の圧力を
所定の値に保つようにしており、ビーム量を大きく取る
には、中性化セル3の幾何学的形状を大きくする必要が
あり、この場合、有効な中性化効率を得るためには、ガ
スの流量を多くする必要がある。このため、装置に付設
される排気設備に対するガス負荷が増大し設備が巨大化
する。又、従来真空排気にクライオポンプ9が使われて
いるが、クライオパネルへの熱負荷も増大し、冷凍設備
容量が巨大なものになってしまう。However, normally, the introduced gas is used to maintain the pressure in the neutralization cell 3 at a predetermined value, and in order to obtain a large beam amount, it is necessary to increase the geometric shape of the neutralization cell 3. In this case, the gas flow rate needs to be increased to obtain effective neutralization efficiency. For this reason, the gas load on the exhaust equipment attached to the device increases, making the equipment huge. Furthermore, although the cryopump 9 has conventionally been used for vacuum evacuation, the heat load on the cryopanel also increases and the capacity of the refrigeration equipment becomes enormous.
即ち、中性化セル3には、イオン源1から引出された高
速イオンと残留ガスとを効果的に衝突させるため、所定
の圧力を確保する必要がある反面、中性粒子ビーム引出
し後は効率よくプラズマ12に入射するため、超高真空
としておく必要性から大排気の排気装置が必要となる。That is, in order to effectively collide the high-speed ions extracted from the ion source 1 with the residual gas, the neutralization cell 3 needs to maintain a predetermined pressure. Because it often enters the plasma 12, it is necessary to maintain an ultra-high vacuum, which requires an exhaust system with a large exhaust capacity.
中性化セル3の圧力は、導入ガス量と上記排気速度との
兼ね合いで決まるが、中性化セル3でのガスの流れやす
さくコンダクタンス)にも依存する。しかし、この中性
化セル3のコンダクタンスは幾何学的形状によシ決定さ
れ、又、幾何学的形状はイオン源1や他の要因で決まっ
てし1う。The pressure in the neutralization cell 3 is determined by the amount of introduced gas and the above-mentioned pumping speed, but it also depends on the ease with which the gas flows in the neutralization cell 3 (conductance). However, the conductance of this neutralization cell 3 is determined by its geometric shape, which in turn is determined by the ion source 1 and other factors.
大イオンビームを得るため中性化セルの幾何学的形状、
特に口径を大きくすると、所要とする圧力を得るために
は莫大なガス導入を必要とし、その結果として、巨大な
真空排気ポンプを必要とすることになってしまうのであ
る。Geometry of the neutralization cell to obtain a large ion beam,
In particular, when the diameter is increased, it is necessary to introduce a huge amount of gas in order to obtain the required pressure, and as a result, a huge vacuum evacuation pump is required.
本発明は上述の点に鑑み成されたもので、その目的とす
るところは、中性化セル内部の圧力を少ない供給ガス量
で確保し、イオンビームの中性化効率を向上させると共
に、真空排気ポンプのガス負荷を低減することができる
中性粒子入射装置を提供するにある。The present invention has been made in view of the above points, and its purpose is to secure the pressure inside the neutralization cell with a small amount of supplied gas, improve the neutralization efficiency of the ion beam, and An object of the present invention is to provide a neutral particle injection device that can reduce the gas load on an exhaust pump.
本発明は中性化セル内にガスを導入する際、ガスをイオ
ン源の方向に向けて噴射させることにより、所期の目的
を達成するように成したものである。The present invention achieves the intended purpose by injecting the gas toward the ion source when introducing the gas into the neutralization cell.
以下、図面の実施例に基づいて本発明を説明する。尚、
符号は従来と同一のものは同符号を説明する。The present invention will be described below based on embodiments shown in the drawings. still,
The same reference numerals will be used to explain the same reference numerals as in the prior art.
第2図及び第3図に本発明の一実施例を示す。An embodiment of the present invention is shown in FIGS. 2 and 3.
その概略構成は従来のものとほとんど同様のため、ここ
での詳細図示は省略し、本発明に関連する部分近傍のみ
にする。Since its schematic structure is almost the same as the conventional one, detailed illustrations are omitted here, and only the vicinity of the parts related to the present invention will be shown.
該図に示す本実施例では、中性化セル3のビームダンプ
9側近傍に、イオン源1方向に向いて傾斜しているノズ
ル14f:設け、このノズル14に供給ガス源13から
のガス導入系5を接続し、ノズル14を介して中性化セ
ル3内にガスを噴射させるようにしている。In this embodiment shown in the figure, a nozzle 14f is provided near the beam dump 9 side of the neutralization cell 3 and is inclined toward the ion source 1, and gas from the supply gas source 13 is introduced into this nozzle 14. A system 5 is connected to inject gas into the neutralization cell 3 through a nozzle 14.
このように構成される本実施例では、ノズル14よシ噴
射されるガスは、平均自由程度まではイオン源1方向に
ガスの流れが形成され、その後、中性化セル3内壁、ガ
ス粒子同志およびイオンビーム等と衝突を繰返した後、
ガス粒子の運動方向が等力比して拡散し排気ポンプ側に
出て来る。この場合、中性化セル3端部でガス拡散を阻
害する流れが生じているので、特に供給ガス量を多くす
ることなく中性化セル3内の圧力を高くする事が可能と
なり、イオンビームの中性化効率を高くすることが可能
である。更に、供給ガス量が多くないため、真空排気の
だめのクライオポンプ等を大きくする必要がない。つま
り、真空排気ポンプのガス負荷を低減できるのである。In this embodiment configured in this manner, the gas injected from the nozzle 14 forms a gas flow in the direction of the ion source 1 up to the degree of mean freedom, and then flows toward the inner wall of the neutralization cell 3 and between the gas particles. After repeated collisions with ion beams, etc.
The direction of movement of gas particles is diffused compared to uniform force, and they come out to the exhaust pump side. In this case, since a flow that inhibits gas diffusion occurs at the end of the neutralization cell 3, it is possible to increase the pressure inside the neutralization cell 3 without particularly increasing the amount of gas supplied, and the ion beam It is possible to increase the carbonation efficiency of Furthermore, since the amount of gas to be supplied is not large, there is no need to increase the size of a cryopump or the like for evacuation. In other words, the gas load on the vacuum pump can be reduced.
更に、ノズル14の口径をできるだけ細く、かつガス流
の指向性を高めると更に高い効果が期待できる。尚、イ
オンビームA+のエネルギーは通常数10 keVに対
し噴射ガスBのエネルギーは、熱運動のエネルギー程度
で、ガスの流れをイオンビームと逆方向にしても中性粒
子ビームA“のエネルギーを低下する事はなく問題はな
い。Furthermore, even higher effects can be expected by making the diameter of the nozzle 14 as narrow as possible and increasing the directivity of the gas flow. Note that the energy of the ion beam A+ is normally several tens of keV, whereas the energy of the injected gas B is about the energy of thermal motion, so even if the gas flow is in the opposite direction to the ion beam, the energy of the neutral particle beam A is reduced. There is nothing to do and no problem.
以上説明した本発明の中性粒子入射装置によれば、気体
を放電し放電中のイオンを引出し加速するイオン源より
引出加速電極を介して引出されたイオンの軌道途中に設
けられ、該イオンの電荷を中性化するだめの中性化セル
内へのガス供給手段での外部からのガス導入を、前記イ
オン源側に向けて行なうようにしたものであるから、中
性化セル内端部でガス拡散を阻害する流れが生じ、特に
供給ガス量を多くすることなく中性化セル内の圧力を高
くすることが可能となり、イオンビームの中性化効率を
高くすることができることは勿論、供給ガス量が多くな
いため、真空排気のだめの装置等を大きくする必要がな
く、真空排気ポンプのガス負荷を低減でき、此種装置に
採用する場合には非常に有効である。According to the above-described neutral particle injection device of the present invention, the neutral particle injection device is provided in the middle of the trajectory of ions extracted from the ion source which discharges gas and extracts and accelerates the ions being discharged via the extraction acceleration electrode. Since gas is introduced from the outside by the gas supply means into the neutralization cell for neutralizing charges, toward the ion source side, the inner end of the neutralization cell This creates a flow that inhibits gas diffusion, making it possible to increase the pressure inside the neutralization cell without particularly increasing the amount of gas supplied, which of course increases the neutralization efficiency of the ion beam. Since the amount of gas to be supplied is not large, there is no need to increase the size of the evacuation tank, etc., and the gas load on the evacuation pump can be reduced, making it very effective when used in this type of device.
第1図は従来の中性粒子入射装置の概略構成図、第2図
は本発明の一実施例を示す中性粒子入射装置の概略構成
図、第3図は第2図におけるノズルが設けられている近
傍の中性化セル断面図である。
1・・・イオン源、2・・・引出加速電極、3・・・中
性化セル、4・・・中性粒子入射装置用真空容器、5・
・・ガス導入系、6・・・ビームダンプ、7・・・イオ
ン軌道、8・・・中性粒子軌道、9・・・クライオポン
プ、10・・・冷凍設備、11・・・核融合装置本体、
12・・・プラズマ、71 図
3
箒2 図
第 3 図
/3FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a conventional neutral particle injection device, FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a neutral particle injection device showing an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a diagram showing a configuration in which the nozzle in FIG. FIG. 2 is a sectional view of a neutralization cell near the DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Ion source, 2... Extraction acceleration electrode, 3... Neutralization cell, 4... Vacuum container for neutral particle injection device, 5...
... Gas introduction system, 6... Beam dump, 7... Ion trajectory, 8... Neutral particle trajectory, 9... Cryopump, 10... Refrigeration equipment, 11... Nuclear fusion device main body,
12...Plasma, 71 Figure 3 Broom 2 Figure 3 Figure/3
Claims (1)
ン源と、該イオン源より引出加速電極を介して引出され
たイオンの軌道途上に設けられ、該イオンの電荷を中性
化するための中性化セルと、該中性化セルで中性化され
た中性粒子を被入射装置へ導く真空管と、前記中性化セ
ルの途中に外部よりガスを導入するガス供給手段とを備
えた中性粒子入射装置において、前記中性化セルは、そ
の内部への前記ガス供給手段からのガスの導入を、前記
イオン源の方向に向けるようにしたことを特徴とする中
性粒子入射装置。 2、前記中性化セルは、真空室内に設けられたビームダ
ンプ側近傍に、前記イオン源方向に向って傾斜している
ノズルを設け、該ノズルを介して前記ガス供給手段より
ガスを導入するようにしたことを特徴とする特許請求の
範囲第1項記載の中性粒子入射装置。 3、前記ガス供給手段はガス源と、該ガス源からガスを
導入するガスパルス導入弁と、一端が該ガスパルス導入
弁と接続し、他端が前記中性化セルと連通しているガス
導入部とから構成することを特徴とする特許請求の範囲
第1項、または第2項記載の中性粒子入射装置。[Scope of Claims] 1. An ion source that discharges gas and extracts and accelerates ions in the discharge, and an ion source that is provided on the trajectory of the ions extracted from the ion source via an extraction accelerating electrode and that reduces the charge of the ions. A neutralization cell for neutralizing, a vacuum tube that guides the neutral particles neutralized in the neutralization cell to an incident device, and a gas that introduces a gas from the outside into the neutralization cell. A neutral particle injection device comprising a supply means, characterized in that the neutralization cell is configured to direct the introduction of gas from the gas supply means into the neutralization cell in the direction of the ion source. Neutral particle injection device. 2. The neutralization cell is provided with a nozzle inclined toward the ion source near the beam dump side provided in the vacuum chamber, and gas is introduced from the gas supply means through the nozzle. A neutral particle injection device according to claim 1, characterized in that the neutral particle injection device is configured as follows. 3. The gas supply means includes a gas source, a gas pulse introduction valve that introduces gas from the gas source, and a gas introduction part that has one end connected to the gas pulse introduction valve and the other end communicated with the neutralization cell. A neutral particle injection device according to claim 1 or 2, characterized by comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56138482A JPS5842199A (en) | 1981-09-04 | 1981-09-04 | Neutral particle injection device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56138482A JPS5842199A (en) | 1981-09-04 | 1981-09-04 | Neutral particle injection device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5842199A true JPS5842199A (en) | 1983-03-11 |
| JPS6355757B2 JPS6355757B2 (en) | 1988-11-04 |
Family
ID=15223105
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56138482A Granted JPS5842199A (en) | 1981-09-04 | 1981-09-04 | Neutral particle injection device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5842199A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02201200A (en) * | 1989-01-30 | 1990-08-09 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | High speed atomic beam source device |
-
1981
- 1981-09-04 JP JP56138482A patent/JPS5842199A/en active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02201200A (en) * | 1989-01-30 | 1990-08-09 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | High speed atomic beam source device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6355757B2 (en) | 1988-11-04 |
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