A model is presented for space charge neutralisation of positive ion beams. The model is used for the particular case of the beams used for magnetic based fusion applications. The beams consist, after a gas neutraliser, of ions and atoms at different energies. Account is taken of the contribution of all beam components to ionization of the background gas. Consideration is also given to not only beam heating of the plasma generated by the beam, due to Coulomb collisions, but also to Coulomb heating by fast electrons produced in ionization by all beam particles and stripping of the neutral components. Two approximations are considered for the motion of the secondary ions out of the beam potential; a drift approximation and a freefall approximation. All the beam plasma parameters can be calculated. The model is applied to a typical extracted beam of deuterium ions of 120 kV, 60 A. It is found that these beams are very highly compensated and that beam plasma heating by the electrons produced is generally greater than that due to the beam ions.
陽イオンビームの空間電荷中和に関するモデルを提示する。このモデルは、磁気核融合応用に用いられるビームという特定のケースに適用される。ビームは、ガス中和器を通過した後、異なるエネルギーを持つイオンと原子から構成される。背景ガスの電離に対する全ビーム構成要素の寄与が考慮される。また、ビームによって生成されるプラズマの加熱についても、クーロン衝突によるビーム加熱だけでなく、全ビーム粒子の電離と中性粒子の剥離によって生成される高速電子によるクーロン加熱も考慮される。ビームポテンシャルからの二次イオンの運動については、ドリフト近似と自由落下近似の2つの近似が考慮される。全ビームプラズマパラメータを計算することができる。このモデルは、120 kV、60 Aの重水素イオンの典型的な引き出しビームに適用される。これらのビームは非常に高度に補償されており、生成される電子によるビームプラズマ加熱は、一般にビームイオンによる加熱よりも大きいことが見出される。