The physical phenomena important in volume and surface production negative hydrogen ion sources are reviewed. The phenomenon, designated volume production, was attributed to dissociative electron attachment of low energy electrons to rovibrationally excited molecules. The experimental verification in 2005 of the reality of this mechanism is reported. Recent results obtained by measuring the negative ion temperature in a filament discharge ion source indicate that two negative ion populations are present. Understanding the physics of volume negative ion sources operating in accelerators with H− ion density in the 100 mA cm−2 range opens the prospect of creating volume caesium-free sources for fusion. The evolution of physics of surface production is also described.A measurement effected near the plasma electrode (PE) using two-laser beam photodetachment showed the presence of a directed negative ion flow. The ratio of the negative ion and electron currents extracted through the transverse magnetic filter field near the PE can be predicted from a collisional flow model. A specific for two negative species plasmas transport mechanism in the weak transverse magnetic filter field is described.
体積生成および表面生成の負水素イオン源において重要な物理現象について概説する。体積生成と指定された現象は、低エネルギーの電子が回転振動励起分子に解離性電子付着することに起因するとされた。2005年にこの機構の実在性が実験的に検証された。フィラメント放電イオン源における負イオン温度の測定から得られた最近の結果は、2つの負イオン集団が存在することを示している。H⁻イオン密度が100 mA cm⁻²の範囲で動作する加速器用体積生成負イオン源の物理を理解することは、セシウムフリーの核融合用イオン源を創製する可能性を開く。表面生成の物理の進展についても述べる。プラズマ電極(PE)近傍での2レーザービーム光脱離を用いた測定により、方向性を持つ負イオン流の存在が示された。PE近傍の横断磁気フィルター場を通して引き出される負イオン電流と電子電流の比は、衝突モデルから予測できる。弱い横断磁気フィルター場における2種の負粒子を含むプラズマの輸送に特有の機構について述べる。