The progress toward realizing a high-performance cesium (Cs)-free negative-ion source based on volume production in a magnetized sheet plasma device (TPDsheet-U) is reported. In the experiments, H− ions were successfully extracted from sheet plasma using single-/multi-aperture grids. The experimental results of the single-aperture grid show that the negative hydrogen ion current density (JC(H−)) performance of Cs-free H− ion beams in TPDsheet-U is about one-fourth that of Cs-containing H− ion sources in the ITER negative-ion neutral-beam injector (NNBI). (i) The JC(H−) was ∼7.5 mA cm−2 at an extraction voltage of 10 kV, a discharge current Id of 90 A, and a gas pressure of 0.3 Pa. (ii) The electron current JEG(e) with this soft magnetic filter (SMF) was only ∼10% of the electron current without the SMF; The JEG(e)/JC(H−) ratio was reduced below 0.4 at y < 18 mm for a single-aperture grid with the SMF at Id = 50 A and external magnetic field strength of 38 mT.
磁化シートプラズマ装置（TPDsheet-U）における体積生成に基づく高性能セシウムフリー負イオン源の実現に向けた進展について報告する。実験において、単一／多孔グリッドを用いてシートプラズマからH⁻イオンの生成に成功した。単一孔グリッドの実験結果は、TPDsheet-Uにおけるセシウムフリー負イオンビームの負水素イオン電流密度（JC(H⁻)）が、ITER負イオンビーム入射装置におけるセシウム添加負イオン源の約4分の1であることを示している。(i) 引き出し電圧10 kV、放電電流Id 90 A、ガス圧0.3 Paの条件下で、JC(H⁻)は約7.5 mA cm⁻²であった。(ii) この軟磁性フィルター（SMF）を用いることで、電子電流JEG(e⁻)はSMFを用いない場合の約10%に低減された。単一孔グリッドにおいて、Id = 50 A、外部磁場強度38 mTの条件下で、y < 18 mmにおけるJEG(e⁻)/JC(H⁻)比は0.4未満に低減された。