Trajectories of H− ions are calculated numerically by solving the 3D motion equation, including effects of collisional destruction, elastic collisions and charge exchange collisions. According to these trajectories, the extraction probability of H− ions produced at any location inside the source and the energy relaxation of extracted H− ions are estimated as a function of gas pressure. Effects of production zone and field intensity of the magnetic filter on extraction probability are also discussed. The extraction probability of surface produced H− ions is much higher than that of volume produced H− ions. The kinetic energy of extracted H− ions is reduced mainly by charge exchange collisions with H in higher pressure region and by elastic collisions with H+ in lower pressure region.We also briefly discuss the pressure dependence of extracted negative ion currents combining the present numerical results and the results of the model calculation with the zero-dimensional code.
H−イオンの軌道は、衝突消滅、弾性衝突、および電荷交換衝突の影響を含む3次元運動方程式を解くことにより数値的に計算される。これらの軌道に従って、ソース内の任意の場所で生成されたH−イオンの引き出し確率と、引き出されたH−イオンのエネルギー緩和が、ガス圧の関数として推定される。引き出し確率に対する生成領域と磁気フィルターの磁場強度の影響についても議論される。表面生成H−イオンの引き出し確率は、体積生成H−イオンのそれよりもはるかに高い。引き出されたH−イオンの運動エネルギーは、高圧領域では主にHとの電荷交換衝突によって、低圧領域ではH＋との弾性衝突によって減少する。また、本数値計算結果とゼロ次元コードを用いたモデル計算結果を組み合わせて、引き出された負イオン電流の圧力依存性についても簡単に議論する。