Direct measurements of localized electric fields have been made by the laser induced fluorescence (LIF) method using the Stark effect in the central cathode core region of an inertial electrostatic confinement fusion (IECF) neutron (proton) source. These are expected to have various applications, such as luggage security inspection, non-destructive testing, land mine detection and positron emitter production for cancer detection, currently producing continuously about 107 n/s D-D neutrons. Since 1967, when the first fusion reaction was successfully proved to have taken place in a very compact IECF device, potential well formation due to the space charge associated with spherically converging ion beams has been a central key issue remaining to be clarified in beam-beam collision fusion, which is the major mechanism of the IECF neutron source. Many experiments, although indirect, have been done so far to clarify the nature of the potential well, but none of them has produced definitive evidence. The results found by the present LIF method show a double well potential profile with a slight dip for ion beams with relatively larger angular momenta, whereas for ions with smaller angular momenta, a much steeper potential peak develops.
レーザー誘起蛍光（LIF）法によるシュタルク効果を用いて、慣性静電閉じ込め核融合（IECF）中性子（陽子）源の中心陰極コア領域における局所電場の直接測定が行われた。これらは、荷物のセキュリティ検査、非破壊検査、地雷探知、がん検出のための陽電子放出体製造など、様々な応用が期待されており、現在約107 n/sのD-D中性子を連続的に生成している。1967年に、非常にコンパクトなIECF装置において初の核融合反応が成功裏に起こることが証明されて以来、球状に収束するイオンビームに伴う空間電荷によるポテンシャル井戸の形成は、IECF中性子源の主要なメカニズムであるビーム・ビーム衝突核融合において解明されるべき中心的な重要課題であり続けている。これまでに、間接的ではあるが多くの実験がポテンシャル井戸の性質を明らかにするために行われてきたが、決定的な証拠を得たものはなかった。今回のLIF法による結果は、比較的大きな角運動量を持つイオンビームに対してはわずかなディップを伴う二重井戸型ポテンシャル分布を示す一方、より小さな角運動量を持つイオンに対しては、はるかに急峻なポテンシャルのピークが発達することを示している。