Off-centered compact duoplasmatron negative hydrogen ion source with small permanent magnets

Abstract

Experiments on the electron detachment from H(-) ions under collisions with high energy (MeV/amu), highly charged ions are under way, and a reliable and compact H(-) ion source is needed. In the collision experiments, small scaled negative ion sources with small arc power are more convenient. One of such negative hydrogen ion sources was to use a duoplasmatron ion source. Two small ferrite permanent magnets (each 60 mm diameter and 5 mm thick) are used to focus the arc, flowing out of the snout (intermediate electrode with a 2 mm diameter hole), onto the anode aperture (0.3 mm diameter) made of a 0.5 mm thick Ta plate. Since the electron attachment to the vibrationally excited hydrogen molecules is expected to occur more abundantly near the circular, cold arc edge region, it has been tried to extract H(-) ions from multi apertures (6 holes each 0.15 mm diameter) concentrated with the snout hole located on the anode. More ion beam has been extracted but its quality was not always good. By shifting the snout position toward the anode aperture center, the intense proton beam up to 10 - 50 microampere is easily obtainable from this compact duoplasmatron ion source.

高エネルギー(MeV/amu)多価イオンとの衝突のもとでのH(-)イオンからの電子脱離に関する実験が進行中で、それには信頼性のあるコンパクトなH(-)イオン源を必要とする。衝突実験において、小アーク電力の小形負イオン源が便利で、そのような負水素イオン源の1つは、デュオプラズマトロンイオン源を利用することである。このイオン源は、直径60mm、厚さ5mmの2つの小形フェライト永久磁石を用いてアークを集束させる。このアークは鼻型部(直径2mmの穴の中間電極)から0.5mm厚さのTaプレートで作製した陽極開口(直径0.3mm)に流れる。振動励起水素分子への電子付着は円形の冷アーク端領域でより多く生じるように思われるので、陽極にある鼻型部の穴に集中した多開口(直径0.15mmの6個の穴)からH(-)イオンを取り出すことを試みた。多くのイオンビームを取り出したが、その質は必ずしもよくなかった。陽極開口中心に鼻型部の位置を移すことにより、10?50マイクロAの強力陽子ビームをこのコンパクトデュオプラズマトロンイオン源から容易に得ることができた。