The SPIDER experiment, part of the neutral beam test facility at Consorzio RFX (Padua, Italy), is the prototype of the negative ion source for the ITER neutral beam injectors; the source is coupled to a 100 kV three-grid acceleration system. A beam emission spectroscopy (BES) diagnostic was installed in SPIDER to study and optimize the energy distribution, aim, uniformity and divergence of the H−/D− beam extracted from the source. The diagnostic is based on analysis of the Doppler shifted Hα/Dα light emitted in the interaction between the beam particles and the H2/D2 molecules of the background. In 2019 the BES diagnostic in SPIDER was installed and calibrated, allowing us to characterize the first hydrogen beams extracted from the SPIDER source, in cesium-free conditions. The number of active beamlets of which the beam was composed was reduced from 1280 to 80, affecting the BES diagnostic capabilities. This paper presents the BES diagnostic setup and discusses the first collected results. Under limited extracted current density (∼10 A m−2) and ion energy (⩽35 keV), no significant vertical beam deflection caused by the magnetic filter field in the source was detected. In some cases the beamlets were observed to be elongated in the horizontal direction; beamlet divergence values down to 20 mrad and 30 mrad e-folding were measured in the vertical and horizontal directions, respectively; the intensity of the Doppler shifted radiation was found to be strongly correlated to the beam current and to the beam divergence. The progressive compensation of beamlet deflections (caused by electron suppression filter fields), with increasing voltage in the extraction gap, was studied.
SPIDER実験は、Consorzio RFX（イタリア、パドヴァ）における中性粒子ビーム試験施設の一部であり、ITER中性粒子ビーム入射装置用の負イオン源のプロトタイプである。このイオン源は、100kVの3電極加速システムに結合されている。SPIDERには、イオン源から引き出されたH−/D−ビームのエネルギー分布、指向性、均一性、発散を研究・最適化するために、ビーム発光分光（BES）診断装置が設置された。この診断装置は、ビーム粒子と背景のH2/D2分子との相互作用において放出されるドップラーシフトしたHα/Dα光の解析に基づいている。2019年、SPIDERのBES診断装置が設置・校正され、セシウムフリー条件下でSPIDERイオン源から引き出された最初の水素ビームの特性評価が可能となった。ビームを構成する活性ビームレットの数は1280から80に低減され、BES診断装置の能力に影響を及ぼした。本論文では、BES診断装置のセットアップを紹介し、最初に得られた結果について考察する。制限された引き出し電流密度（約10 A m−2）およびイオンエネルギー（35 keV以下）の条件下では、イオン源内の磁気フィルター磁場による有意な垂直方向のビーム偏向は検出されなかった。いくつかのケースでは、ビームレットが水平方向に伸長していることが観察された。ビームレットの発散値は、垂直方向で20 mrad、水平方向で30 mradのe-folding値まで測定された。ドップラーシフトした放射の強度は、ビーム電流およびビーム発散と強く相関することが見出された。引き出しギャップの電圧増加に伴うビームレット偏向（電子抑制フィルター磁場によって引き起こされる）の段階的補償についても研究された。