We report current and past efforts made by our group in the ab initio modelling of different negative ion sources. In particular, we discuss the cross sections of elementary processes relevant to negative ion kinetics, including electron–molecule, atom–molecule and atom/molecule gas surface interactions, particularly emphasizing the role of vibrational excitation in affecting the cross sections. Attention is also paid to the elementary processes involving caesium in both volume and surface sources.Self-consistent models, which couple the Boltzmann equation and the vibrational kinetics, are used for describing multipole and rf discharges, while a PIC-MC (particle in cell) with Monte Carlo collisions is used to study electron and ion dynamics in a parallel plate reactor in the post-discharge regime. The present theoretical results should encourage further dedicated experimental work in the field.
我々のグループがこれまでに行ってきた、さまざまな負イオン源の第一原理モデリングに関する取り組みについて報告する。特に、負イオン動力学に関連する素過程の断面積について議論する。これには、電子-分子、原子-分子、および原子/分子-表面相互作用が含まれ、振動励起が断面積に及ぼす影響に特に重点を置く。また、体積生成型および表面生成型の両方のイオン源において、セシウムを含む素過程にも注目する。ボルツマン方程式と振動動力学を連成した自己無撞着モデルを用いて、多極磁場放電および高周波放電を記述する一方、PIC-MC（粒子・セル法とモンテカルロ衝突法）を用いて、平行平板型反応器におけるパルス後（アフターグロー）領域の電子およびイオン動力学を研究する。本研究で得られた理論的結果は、この分野におけるさらなる専用の実験研究を促進するものである。