Negative ions are characterized in the helicon plasma source resonant antenna ion device (RAID) at the Swiss plasma center by means of cavity ring-down spectroscopy (CRDS) and Langmuir probe (LP)-assisted laser photodetachment. A high density and axially homogeneous plasma column is produced via a RF antenna able to sustain the propagation of helicon waves in a steady state regime. An electron density in plasma at 0.3 Pa and 3 kW of input power is measured in the center of the plasma column by LP and microwave interferometry. The electron temperature profile is peaked on axis reaching and decreasing to 1.5 eV at . Thus, a hot core region forms where molecules are rovibrationally excited (), and a cold edge, where low energy electrons can attach to and produce ions by dissociative attachment. In this work we use LP-assisted laser photodetachment and CRDS diagnostics to measure and radial density profiles and how they depend on source parameters. We show that negative ions are distributed on a shell of 0.06 m radius with a peak value of ∼ in plasma. These results suggest that, although substantial technical development is needed, helicon plasmas could be considered as a possible candidate as sources of negative ions for future NBIs.
負イオンは、スイスプラズマセンターのヘリコンプラズマ源共振アンテナイオンデバイス（RAID）において、キャビティリングダウン分光法（CRDS）およびラングミュアプローブ（LP）支援レーザー光脱離によって特徴づけられる。高密度かつ軸方向に均一なプラズマ柱は、定常状態でヘリコン波の伝播を維持できるRFアンテナによって生成される。0.3 Paおよび3 kWの投入電力における プラズマ中の電子密度 は、プラズマ柱中心でLPおよびマイクロ波干渉法により測定された。電子温度分布は軸上でピークを持ち、 に達し、 で1.5 eVに減少する。したがって、 分子が回転振動励起される（）高温コア領域と、低エネルギー電子が に付着して解離性付着により イオンを生成できる低温エッジが形成される。本研究では、LP支援レーザー光脱離およびCRDS診断を用いて、 と の径方向密度分布と、それらがソースパラメータにどのように依存するかを測定する。負イオンは半径0.06 mのシェル上に分布し、 プラズマ中でのピーク値は ∼ であることを示す。これらの結果は、かなりの技術開発が必要ではあるが、ヘリコンプラズマが将来のNBI用負イオン源の候補として考えられる可能性を示唆している。