The excitation frequency is a critical parameter for the radio frequency (RF) ion source employed in the Neutral Beam Injection (NBI) system for the magnetic confinement fusion devices. Previous numerical studies indicated that a higher excitation frequency than 1 MHz, which is commonly used for the NBI RF ion sources, can significantly increase the plasma equivalent resistance and consequently improve RF coupling efficiency. In this work, the influence of excitation frequency was experimentally investigated in a large-area RF negative ion source designed for NBI applications. Comparative plasma discharge experiments were performed on a dual-driver RF negative ion source with a source size of 85 × 45 cm2, operated at excitation frequencies of 1 MHz and 1.5 MHz using the same RF power supply. Plasma parameters in the vicinity of the extraction region were measured using a set of Langmuir probes, while the equivalent resistance of the ion source was evaluated from RF current measurements obtained by an online current monitor. The results reveal that at 1.5 MHz, the equivalent resistance of the ion source exhibited an approximately twofold increase. The electron density near the extraction region increased, while the electron temperature dropped by approximately threefold and the plasma potential decreased by more than half. These findings provide valuable insights for enhancing ion source performance in NBI systems of fusion devices.
励起周波数は、磁場閉じ込め核融合装置の中性粒子入射（NBI）システムで使用される高周波（RF）イオン源にとって重要なパラメータである。これまでの数値研究では、NBI用RFイオン源で一般的に使用される1 MHzよりも高い励起周波数が、プラズマ等価抵抗を大幅に増加させ、その結果RF結合効率を向上させ得ることが示されていた。本研究では、NBI応用向けに設計された大型RF負イオン源において、励起周波数の影響を実験的に調査した。ソースサイズ85 × 45 cm²のデュアルドライバーRF負イオン源を用いて、同じRF電源により励起周波数1 MHzと1.5 MHzで比較プラズマ放電実験を実施した。引き出し領域近傍のプラズマパラメータは、ラングミュアプローブ群を用いて測定し、一方、イオン源の等価抵抗は、オンライン電流モニタにより得られたRF電流測定値から評価した。その結果、1.5 MHzでは、イオン源の等価抵抗が約2倍に増加することが明らかになった。引き出し領域近傍の電子密度は増加し、電子温度は約3分の1に低下し、プラズマ電位は半分以下に減少した。これらの知見は、核融合装置のNBIシステムにおけるイオン源性能向上のための貴重な洞察を提供する。