Pure volume production of D− negative ions is studied in a rectangular arc chamber. Production and control of D2 plasmas are tested by varying the intensity of the magnetic filter MF. The values of electron temperature Te and electron density ne in D2 plasmas are slightly higher than those in H2 plasmas. Te in D2 plasmas cannot be decreased below 1 eV in the extraction region with the same MF conditions for optimizing H2 plasmas. A stronger MF field is required for controlling Te in D2 plasmas. Therefore, the transport in or the production of H2 and D2 plasmas is different, i.e. there is an isotope effect, a consequence of which is that the H− and D− densities have different spatial distributions. Extracted H− and D− currents are primarily determined by H− and D− densities in front of the extraction hole, respectively. According to the estimated rate coefficients and collision frequencies of main collision processes, it is reconfirmed that Te in the extraction region should be maintained below 1 eV with ne kept high for the enhancement of H− and D− production. For the enhancement of D− production, preliminary results on VUV emission measurement are presented and discussed briefly.
純粋な体積生成によるD⁻負イオンを矩形アーク放電チェンバー内で研究した。磁気フィルターMFの強度を変化させることにより、D₂およびH₂プラズマの生成と制御を試験した。D₂プラズマ中の電子温度Teおよび電子密度neは、H₂プラズマ中の値よりもわずかに高かった。H₂プラズマの最適化に用いたのと同じMF条件では、D₂プラズマの引き出し領域においてTeを1 eV未満に低下させることはできなかった。D₂プラズマ中のTeを制御するには、より強いMFが必要であった。したがって、H₂およびD₂プラズマ中の輸送または生成過程は異なると結論づけられる。すなわち、同位体効果が存在する。その結果、H⁻およびD⁻密度の空間分布は異なる。引き出し孔の前方におけるH⁻およびD⁻密度が、それぞれ引き出されるH⁻およびD⁻電流を主に決定する。主要な衝突過程の推定された速度係数および衝突周波数に基づき、H⁻およびD⁻生成の促進には、引き出し領域においてTeを1 eV未満に維持し、neを高く保つことが必要であることが再確認された。D⁻生成の促進に関連して、VUV発光測定の予備的結果についても提示し、考察する。