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Influence of plasma asymmetry on beam homogeneity in a multi-beam group negative ion source

Sidharth Dash, Mainak Bandyopadhyay, Kaushal Pandya, Manas Bhuyan, Himanshu Tyagi, Hiren Mistri2026年7月Plasma Physics and Controlled FusionIF 2.2出版社

The study of beam uniformity and divergence in multi-beam-group-based negative ion (H) sources is crucial for the development and optimization of large-size NBI (neutral beam injection) systems with large extraction areas and multiple beam groups. One such RF-based ion source, i.e. the ROBIN ion source(single driver), comprising two vertically stacked beam groups (top and bottom), is considered to explore beam homogeneity and its correlation with the source plasma. In the ROBIN source, a vertical asymmetry in plasma density and temperature arises due to the presence of a transverse magnetic filter field based on permanent magnets near the extraction region. A similar but complementary asymmetry in the top-bottom beam group parameters is observed in ROBIN using a transversely placed (1.9 m along beamline) visible-range CCD camera. The role of extraction potential (i.e. directly related to the beam and plasma) in the context of meniscus penetration depth (: depth of the extraction field into the plasma) in this observed asymmetry is discussed in this work.

日本語訳

マルチビームグループ型負イオン(H)源におけるビーム均一性と発散の研究は、大面積の引き出し領域と複数のビームグループを有する大型NBI(中性粒子ビーム入射)システムの開発と最適化にとって極めて重要である。このようなRF方式イオン源の一つ、すなわちROBINイオン源(単一ドライバ)は、上下に垂直に積み重ねられた2つのビームグループ(上部および下部)から構成され、ビーム均一性とソースプラズマとの相関を調べるために検討される。ROBIN源では、引き出し領域近傍の永久磁石に基づく横方向磁気フィルタ磁場の存在により、プラズマ密度と温度に垂直方向の非対称性が生じる。同様であるが相補的な上部-下部ビームグループパラメータの非対称性が、ビームラインに沿って1.9mの位置に横方向に配置された可視域CCDカメラを用いてROBINで観測される。本稿では、この観測された非対称性に関して、メニスカス侵入深さ(すなわち、引き出し電場のプラズマへの侵入深さ)という観点から、引き出し電位(すなわち、ビームおよびプラズマに直接関連する)の役割について議論する。

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Ion sourceNegative ionNegative ion source

AIによる論文要約

多ビームグループ負イオン源におけるビーム均一性に及ぼすプラズマ非対称性の影響
JA核融合・プラズマ研究者、NBIシステム設計者、大学院生#負イオン源 #NBI #ビーム均一性 #プラズマ非対称性 #ROBIN
LLM向け: {"Title": "多ビームグループ負イオン源におけるビーム均一性に及ぼすプラズマ非対称性の影響", "Authors": "Not specified", …

大型NBIシステム向け負イオン源では、多数のビームグループの均一性が重要です。本研究では、RF駆動のROBINイオン源(単一ドライバ、上下2ビームグループ)を対象に、ビーム均一性とプラズマ状態の関係を調べました。ROBINでは、抽出領域近傍の永久磁石による濾過磁場のため、プラズマ密度と温度に上下非対称性が生じます。これに対応して、ビームグループの特性にも非対称性が現れます。この非対称性に、抽出電圧がメニスカス浸透深さを通じて影響することを議論しています。

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