Negative hydrogen/deuterium ions can be formed by processes occurring in the plasma volume and on surfaces facing the plasma. The principal mechanisms leading to the formation of these negative ions are dissociative electron attachment to ro-vibrationally excited hydrogen/deuterium molecules when the reaction takes place in the plasma volume, and the direct electron transfer from the low work function metal surface to the hydrogen/deuterium atoms when formation occurs on the surface. The existing theoretical models and reported experimental results on these two mechanisms are summarized. Performance of the negative hydrogen/deuterium ion sources that emerged from studies of these mechanisms is reviewed. Contemporary negative ion sources do not have negative ion production electrodes of original surface type sources but are operated with caesium with their structures nearly identical to volume production type sources. Reasons for enhanced negative ion current due to caesium addition to these sources are discussed.
References
1.
R.
McAdams
, Rev. Sci. Instrum.
85
, 02B319
(2014
).2.
P.
Franzen
et al, Nucl. Fusion
55
, 053005
(2015
).3.
V.
Antoni
et al, Rev. Sci. Instrum.
85
, 02B128
(2014
).4.
M.
Kashiwagi
et al, Rev. Sci. Instrum.
85
, 02B320
(2014
).5.
N.
Umeda
et al, Rev. Sci. Instrum.
85
, 02B304
(2014
).6.
Y.
Takeiri
et al, AIP Conf. Proc.
1515
, 139
(2013
).7.
R. S.
Hemsworth
and T.
Inoue
, IEEE Trans. Plasma Sci.
33
(6
), 1799
(2005
).8.
L. W.
Alvarez
, Rev. Sci. Instrum.
22
, 705
(1951
).9.
K. W.
Ehlers
, Nucl. Instrum. Methods
32
(2
) 309
–316
(1965
).10.
G. I.
Budker
and G. I.
Dimov
, in Proceedings of the International Conference on High Energy Accelerators
, Dubna (1963
), p. 993
.11.
R. L.
Martin
, IEEE Trans. Nucl. Sci.
NS-18
, 953
(1971
).12.
G. I.
Dimov
, Rev. Sci. Instrum.
67
(10
) 3393
(1996
).13.
G. I.
Dimov
and G. V.
Roslyakov
, Prib. Tekh. Eksp.
No. 1, 29
(1974
).14.
J. A.
Fasolo
, IEEE Trans. Nucl. Sci.
NS-24
, 1597
(1977
).15.
E. B.
Hooper
, Jr., O. A.
Anderson
, T. J.
Orzechowski
, and P.
Poulsen
, in Proc. Symp. on the Production and Neutralization of Negative Hydrogen Ions and Beams
, BNL Report 50727, 26–30 September 1977
, edited by K. Prelec, p. 163
.16.
N. N.
Semashko
, V. V.
Kusnetsov
, and A. I.
Krylov
, in Proc. Symp. on the Production and Neutralization of Negative Hydrogen Ions and Beams
, BNL Report 50727, 26–30 September 1977
, edited by K. Prelec, p. 170
.17.
Yu. I.
Belchenko
, G. I.
Dimov
, and V. G.
Dudnikov
, Izv. Akad. Nauk SSSR, Ser. Fiz.
37
, 2573
(1973
).18.
K. W.
Ehlers
and K. N.
Leung
, Rev. Sci. Instrum.
51
, 721
(1980
).19.
E.
Nicolopoulou
, M.
Bacal
, and H. J.
Doucet
, J. Phys. (Paris)
38
, 1399
–1404
(1977
);E.
Nicolopoulou
, M.
Bacal
, and H. J.
Doucet
, in Proc. Symp. on the Production and Neutralization of Negative Hydrogen Ions and Beams
, BNL Report 50727 (1977
), edited by K. Prelec, p. 26
.20.
M.
Bacal
and G.
Hamilton
, Phys. Rev. Lett.
42
, 1538
(1979
).21.
K.
Prelec
and T.
Sluyters
, Rev. Sci. Instrum.
44
, 1451
(1973
).22.
C. D.
Moak
, H. E.
Banta
, J. T.
Thurston
, J. W.
Johnson
, and R. F.
King
, Rev. Sci. Instrum.
30
, 694
(1959
).23.
P.
Lawrence
, K. E.
Beauchamp
, and J. L.
McKibben
, Nucl. Instrum. Methods
32
, 357
(1965
).24.
Yu. I.
Belchenko
, G. I.
Dimov
, and V. G.
Dudnikov
, Sov. Phys.-Tech. Phys.
18
, 1083
(1974
).25.
Yu. I.
Belchenko
, G. I.
Dimov
, V. G.
Dudnikov
, and A. S.
Kuprianov
, Rev. Phys. Appl.
23
, 1847
(1988
).26.
J. M.
Wadehra
and J. N.
Bardsley
, Phys. Rev. Lett.
41
, 1795
(1978
);27.
M.
Allan
and S. F.
Wong
, Phys. Rev. Lett.
41
, 1791
(1978
).28.
J. N.
Bardsley
and J. S.
Cohen
, J. Phys. B: At. Mol. Phys.
11
, 3645
(1978
).29.
C.
Bottcher
and B. D.
Buckley
, J. Phys. B: At. Mol. Phys.
12
, L497
(1979
).30.
J. N.
Bardsley
, J. Phys. B: At. Mol. Phys.
1
, 349
(1968
).31.
32.
G. J.
Schulz
, Rev. Mod. Phys.
45
, 423
(1973
).33.
J. M.
Wadehra
, Phys. Rev. A
29
(1
), 106
(1984
).34.
35.
J. P.
Gauyacq
, J. Phys. B: At. Mol. Phys.
18
, 1859
(1985
).36.
I. I.
Fabrikant
, J. M.
Wadehra
, and Y.
Xu
, Phys. Scr.
T96
, 45
(2002
).37.
W.
Domcke
, Phys. Rep.
208
, 97
(1991
).38.
M.
Ĉizek
, J.
Horaček
, and W.
Domcke
, J. Phys. B: At., Mol. Opt. Phys.
31
, 2571
(1998
).39.
J.
Horaček
, M.
Ĉizek
, K.
Houfek
, P.
Kolorene
, and W.
Domcke
, Phys. Rev. A
70
, 052712
(2004
).40.
M.
Bacal
, Nucl. Fusion
46
, S250
(2006
).41.
W. B.
Kunkel
, private communication (1980
).42.
43.
44.
J.
Marx
, A.
Lebehot
, and R.
Campargue
, J. Phys. (Paris)
46
, 1667
(1985
).45.
M.
Cacciatore
, M.
Capitelli
, R.
Celiberto
, P.
Civet
, and C.
Gorse
, AIP Conf. Proc.
210
, 74
(1990
).46.
W. G.
Graham
, J. Phys. D: Appl. Phys.
17
, 2225
(1984
).47.
M.
Péalat
, J.-P. E.
Taran
, M.
Bacal
, and A. M.
Bruneteau
, J. Chem. Phys.
82
, 4943
(1985
).48.
R. I.
Hall
, I.
Cadez
, M.
Landau
, F.
Pichou
, and C.
Schermann
, Phys. Rev. Lett.
60
(4
), 337
(1988
).49.
C.
Schermann
, R. I.
Hall
, M.
Landau
, F.
Pichou
, and I.
Cadez
, AIP Conf. Proc.
210
, 159
(1991
).50.
A. T.
Young
, G. C.
Stutzin
, K. N.
Leung
, and W. B.
Kunkel
, AIP Conf. Proc.
210
, 450
(1991
).51.
G. C.
Stutzin
, A. T.
Young
, A. S.
Schlachter
, J. W.
Stearns
, K. N.
Leung
, W. B.
Kunkel
, G. T.
Worth
, and R. R.
Stevens
, Rev. Sci. Instrum.
59
, 1479
(1988
).52.
G. C.
Stutzin
, A. T.
Young
, A. S.
Schlachter
, K. N.
Leung
, and W. B.
Kunkel
, Chem. Phys. Lett.
155
, 475
(1989
).53.
J. R.
Hiskes
and A. M.
Karo
, Appl. Phys. Lett.
54
, 508
(1989
).54.
T.
Mosbach
, Plasma Sources Sci. Technol.
14
, 610
(2005
).55.
M. B.
Hopkins
and K. N.
Mellon
, Phys. Rev. Lett.
67
(4
), 449
(1991
).56.
K. N.
Leung
, K. W.
Ehlers
, and R. V.
Pyle
, Appl. Phys. Lett.
47
, 227
(1985
).57.
O.
Fukumasa
and S.
Saeki
, J. Phys. D: Appl. Phys.
20
, 237
(1987
).58.
T.
Inoue
, Y.
Masuda
, Y.
Ohara
, Y.
Okumura
, M.
Bacal
, and P.
Berlemont
, Plasma Sources Sci. Technol.
1
, 75
(1992
).59.
T.
Kuo
, D.
Yuan
, K.
Jayamanna
, M.
McDonald
, R.
Baartman
, P.
Schmor
, and G.
Duto
, Rev. Sci. Instrum.
67
, 1314
(1996
).60.
61.
D.
Spence
and K. R.
Lykke
, in Proceedings of XIX International Linear Accelerator Conference
, Argonne National Lab. (1998
), Report ANL-98/28, pp. 508
–510
.62.
M.
Bacal
, A. A.
Ivanov
, Jr., M.
Glass-Maujean
, Y.
Matsumoto
, M.
Nishiura
, M.
Sasao
, and M.
Wada
, Rev. Sci. Instrum.
75
, 1699
(2004
).63.
M.
Bacal
and D. A.
Skinner
, Comments At. Mol. Phys.
23
, 283
(1990
).64.
M.
Bacal
, in Nonequilibrium Processes in Partially Ionized Gases
, Proc. NATO ASI Series, Series B, edited by M.
Capitelli
and J. N.
Bardsley
(Plenum
, New York
, 1990
), Vol. 220, p. 213
.65.
A. M.
Karo
, J. R.
Hiskes
, and R.
Hardy
, J. Vac. Sci. Technol., A
3
, 1222
(1985
).66.
P.
Berlemont
, D. A.
Skinner
, and M.
Bacal
, Chem. Phys. Lett.
183
, 397
(1991
).67.
68.
G. J.
Schulz
and R. K.
Asundi
, Phys. Rev.
158
, 25
(1967
).69.
D.
Rapp
, T. E.
Sharp
, and D. D.
Briglia
, Phys. Rev. Lett.
14
, 533
(1965
).70.
Yu. N.
Demkov
, Phys. Lett.
15
, 235
(1965
).71.
Yu. N.
Demkov
, Zh. Eksp. Teor. Fiz.
46
, 1126
(1964
)Yu. N.
Demkov
, [Sov. Phys. JETP
19
, 762
(1964
)].72.
C.
Mündel
, M.
Berman
, and W.
Domcke
, Phys. Rev. A
32
, 181
(1985
).73.
M.
Bacal
, A.
Hatayama
, and J.
Peters
, IEEE Trans. Plasma Sci.
33
, 1845
(2005
).74.
M.
Bacal
, Chem. Phys.
396
, 3
(2012
).75.
K. N.
Leung
, K. W.
Ehlers
, and M.
Bacal
, Rev. Sci. Instrum.
54
, 56
(1983
).76.
M.
Bacal
, A. M.
Bruneteau
, H. J.
Doucet
, W. G.
Graham
, and G. W.
Hamilton
, “H− and D− production in plasma
,” in Proceedings of the Second International Symposium on the Production and Neutralization of Negative Hydrogen Ions and Beams
, BNL Report. 51304 (1980
), edited by T. Sluyters.77.
T. S.
Green
, “Development of negative ion sources
,” in Proceedings of 11th Symp. Fusion Eng.
, Austin, TX, November 1985
, pp. 103
–107
.78.
H.
Horiike
, Y.
Ohara
, Y.
Okumura
, T.
Shibata
, and S.
Tanaka
, “Conceptual design of negative-ion-based 500 keV 20 MW neutral beam injector
,” Japan Atomic Energy Research Institute, Report No. JAERI-M86-064
, April 1986
.79.
Y.
Okumura
, H.
Horiike
, T.
Inoue
, T.
Kurashima
, S.
Matsuda
, Y.
Ohara
, and S.
Tanaka
, AIP Conf. Proc.
158
, 309
(1986
).80.
K. W.
Ehlers
, B. F.
Gavin
, and E. L.
Habbard
, Nucl. Instrum. Methods
22
, 87
(1963
).81.
G. I.
Dimov
et al, Prib. Tekh. Eksp.
No. 4, 30
(1967
).82.
83.
84.
K.
Jimbo
, K. W.
Ehlers
, K. N.
Leung
, and R. V.
Pyle
, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res., Sect. A
248
(2–3
), 282
(1986
).85.
V. P.
Goretsky
, A. V.
Riabtsev
, I. A.
Soloshenko
, A. F.
Tarasenko
, and A. I.
Schedrin
, Rev. Sci. Instrum.
67
, 1622
(1996
).86.
C. C.
Tsai
, W. K.
Dagenhart
, W. L.
Stirling
, G. C.
Barber
et al, AIP Conf. Proc.
158
, 194
(1987
).87.
Yu. I.
Belchenko
, G. I.
Dimov
, and V. G.
Dudnikov
, Nucl. Fusion
14
, 113
(1974
).88.
Yu. I.
Belchenko
and A. S.
Kupriyanov
, Rev. Phys. Appl. (Paris)
23
, 1889
(1988
).89.
K. N.
Leung
, G. J.
DeVries
, K. W.
Ehlers
, L. T.
Jackson
, J. W.
Stearns
, M. D.
Williams
, M. G.
McHarg
, D. P.
Ball
, W. T.
Lewis
, and P. W.
Allison
, Rev. Sci. Instrum.
58
, 235
(1987
);K. N.
Leung
, G. J.
DeVries
, K. W.
Ehlers
, L. T.
Jackson
, J. W.
Stearns
, M. D.
Williams
, M. G.
McHarg
, D. P.
Ball
, W. T.
Lewis
, and P. W.
Allison
, AIP Conf. Proc.
158
, 356
(1987
).90.
M.
Bacal
and K. N.
Leung
, AIP Conf. Proc.
111
, 105
(1983
).91.
K. N.
Leung
and M.
Bacal
, Rev. Sci. Instrum.
55
(3
), 338
(1984
).92.
M.
Bacal
, A. M.
Bruneteau
, and M.
Nachman
, J. Appl. Phys.
55
, 15
(1984
).93.
C.
Courteille
, J.
Bruneteau
, F. P. G.
Valckx
, Z.
Sledziewski
, and M.
Bacal
, Rev. Sci. Instrum.
64
, 3265
(1993
).94.
C.
Courteille
, A. M.
Bruneteau
, and M.
Bacal
, Rev. Sci. Instrum.
66
, 2533
(1995
).95.
A. A.
Ivanov
, Jr., C.
Rouillé
, M.
Bacal
, Y.
Arnal
, S.
Béchu
, and J.
Pelletier
, Rev. Sci. Instrum.
75
, 1750
(2004
).96.
R.
Gobin
, P.
Auvray
, M.
Bacal
, J.
Breton
, O.
Delferrière
, F.
Harrault
, A. A.
Ivanov
, Jr., P.
Svarnas
, and O.
Tuske
, Nucl. Fusion
46
, S281
(2006
).97.
P.
Svarnas
, J.
Breton
, M.
Bacal
, and R.
Faulkner
, IEEE Trans. Plasma Sci.
35
, 1156
–1162
(2007
).98.
M.
Bacal
, J.
Bruneteau
, and P.
Devynck
, Rev. Sci. Instrum.
59
, 2152
(1988
).99.
F.
El Balghiti-Sube
, F. G.
Baksht
, and M.
Bacal
, Rev. Sci. Instrum.
67
, 2221
(1996
).100.
A.
Hatayama
, T.
Sakurabayashi
, Y.
Ishi
, K.
Makino
, M.
Ogasawara
, and M.
Bacal
, Rev. Sci. Instrum.
73
, 910
(2002
).101.
T.
Sakurabayashi
, A.
Hatayama
, K.
Miyamoto
, M.
Ogasawara
, and M.
Bacal
, Rev. Sci. Instrum.
73
, 1048
(2002
).102.
S.
Kuppel
, D.
Matsushita
, A.
Hatayama
, and M.
Bacal
, J. Appl. Phys.
109
, 013305
(2011
).103.
M.
Bacal
, M.
Sasao
, M.
Wada
, and R.
McAdams
, AIP Conf. Proc.
1655
, 02001
(2015
).104.
A. J. T.
Holmes
, G.
Dammertz
, and T. S.
Green
, Rev. Sci. Instrum.
56
, 1697
(1985
).105.
R.
McAdams
, A. J. T.
Holmes
, M. P. S.
Nightingale
, L. M.
Lea
, M. D.
Hinton
, A. F.
Newman
, and T. S.
Green
, AIP Conf. Proc.
158
, 298
(1987
).106.
R.
McAdams
, R. F.
King
, and A. F.
Newman
, Rev. Sci. Instrum.
61
, 2176
(1990
).107.
P. J.
Eenshuistra
, M.
Gochitashvilli
, R.
Becker
, A. W.
Kleyn
, and H. J.
Hopman
, J. Appl. Phys.
67
, 85
(1990
).108.
P.
McNeely
, D.
Boilson
, N.
Curran
, M. B.
Hopkins
, and D.
Vender
, AIP Conf. Proc.
439
, 113
(1998
).109.
A. M.
Bruneteau
, C.
Courteille
, R.
Leroy
, and M.
Bacal
, Rev. Sci. Instrum.
67
, 3827
(1996
).110.
P.
Svarnas
, J.
Breton
, M.
Bacal
, and T.
Mosbach
, Rev. Sci. Instrum.
77
, 03A532
(2006
).111.
T. S.
Paunska
, A.
Shivarova
, and K. H.
Tarnev
, J. Appl. Phys.
107
, 083301
(2010
).112.
Ts.
Paunska
, A.
Shivarova
, Kh.
Tarnev
, and Ts.
Tsankov
, Phys. Plasmas
18
, 023503
(2011
).113.
St.
Lishev
, A.
Shivarova
, D.
Iordanov
, D.
Todorov
, and A.
Demerdzhiev
, AIP Conf. Proc.
1515
, 270
(2012
).114.
St.
Lishev
, Ts.
Paunska
, A.
Shivarova
, and Kh.
Tarnev
, Rev. Sci. Instrum.
83
, 02A702
(2013
).115.
St.
Lishev
, A.
Shivarova
, and Kh.
Tarnev
, Rev. Sci. Instrum.
83
, 02A709
(2013
).116.
St.
Lishev
, D.
Yordanov
, and A.
Shivarova
, Rev. Sci. Instrum.
85
, 02B101
(2014
).117.
A.
Demerdzhiev
, Kh.
Tarnev
, St.
Lishev
, and A.
Shivarova
, Rev. Sci. Instrum.
85
, 02B105
(2014
).118.
J. R.
Hiskes
, A. M.
Karo
, and P. A.
Willmann
, J. Appl. Phys.
58
, 1759
(1985
).119.
K. N.
Leung
, K. W.
Ehlers
, and R. V.
Pyle
, Rev. Sci. Instrum.
56
, 2097
(1985
).120.
N. P.
Curran
, M. B.
Hopkins
, D.
Vender
, and B. W.
James
, Plasma Sources Sci. Technol.
9
, 169
(2000
).121.
M.
Bacal
, M.
Nishiura
, M.
Sasao
, M.
Hamabe
, M.
Wada
, and H.
Yamaoka
, Rev. Sci. Instrum.
73
, 903
(2002
).122.
A. A.
Ivanov
, Jr., M.
Bacal
, C.
Rouillé
, M.
Nishiura
, and M.
Sasao
, Rev. Sci. Instrum.
75
, 1747
(2004
).123.
E.
Speth
, M.
Ciric
, J. H.
Feist
et al, Fusion Eng. Des.
46
, 383
(1999
).124.
O.
Vollmer
, B.
Heinemann
, W.
Kraus
et al, Rev. Sci. Instrum.
71
, 939
(2000
).125.
O.
Vollmer
, B.
Heinemann
, W.
Kraus
et al, Fusion Eng. Des.
56–57
, 465
(2001
).126.
W.
Kraus
, private communication (2015
).127.
W.
Kraus
, P.
McNeely
, E.
Speth
, B.
Heinemann
, O.
Vollmer
, and R.
Wilhelm
, Rev. Sci. Instrum.
73
, 1096
(2002
).128.
W.
Kraus
, P.
Franzen
, B.
Heinemann
, E.
Speth
, and O.
Vollmer
, Fusion Eng. Des.
56–57
, 499
(2001
).129.
E.
Speth
, H. D.
Falter
, P.
Franzen
et al, Nucl. Fusion
46
, S220
(2006
).130.
U.
Fantz
, H.
Falter
, P.
Franzen
et al, Nucl. Fusion
46
, S297
(2006
).131.
P.
Franzen
, L.
Schiesko
, M.
Fröschle
, D.
Wünderlich
, U.
Fantz
et al, Plasma Phys. Controlled Fusion
53
, 115006
(2011
).132.
L.
Schiesko
, P.
Franzen
, and U.
Fantz
, Plasma Sources Sci. Technol.
21
, 065007
(2012
).133.
L.
Schiesko
, C.
Hopf
, P.
Franzen
, W.
Kraus
, R.
Riedl
, U.
Fantz
et al, Nucl. Fusion
51
, 113021
(2011
).134.
L.
Schiesko
, P.
McNeely
, P.
Franzen
, U.
Fantz
et al, Plasma Phys. Controlled Fusion
54
, 105002
(2012
).135.
D.
Wünderlich
, U.
Fantz
, P.
Franzen
, R.
Riedl
, and F.
Bonomo
, Rev. Sci. Instrum.
84
, 093102
(2013
).136.
U.
Fantz
, P.
Franzen
, B.
Heinemann
, and D.
Wünderlich
, Rev. Sci. Instrum.
85
, 02B305
(2014
).137.
U.
Fantz
, L.
Schiesko
, and D.
Wünderlich
, Plasma Sources Sci. Technol.
23
, 044002
(2014
).138.
P.
Franzen
, D.
Wünderlich
, U.
Fantz
et al, Plasma Phys. Controlled Fusion
56
, 025007
(2014
).139.
K. N.
Leung
, K. W.
Ehlers
, C. A.
Hauck
, W. B.
Kunkel
, and A. F.
Lietzke
, Rev. Sci. Instrum.
59
, 453
(1988
).140.
K. N.
Leung
, G. J.
DeVries
, W. F.
DiVergilio
, R. W.
Hamm
, C. A.
Hauck
, W. B.
Kunkel
, D. S.
McDonald
, and M. B.
Williams
, Rev. Sci. Instrum.
62
, 100
(1991
).141.
K. N.
Leung
, Rev. Sci. Instrum.
65
(4
), 1165
(1994
).142.
M. P.
Stockli
, B. X.
Han
, T. W.
Hardek
et al, Rev. Sci. Instrum.
83
, 02A732
(2012
).143.
M. P.
Stockli
, K. D.
Ewald
, B. X.
Han
et al, Rev. Sci. Instrum.
85
, 02B137
(2014
).144.
145.
J.
Peters
, Rev. Sci. Instrum.
79
, 02A515
(2008
).146.
D. P.
Moehs
, J.
Peters
, and J. J.
Peters
, Rev. Sci. Instrum.
69
, 1991
(1998
).147.
D. P.
Moehs
, J.
Peters
, and J.
Sherman
, IEEE Trans. Plasma Sci.
33
, 1786
(2005
).148.
D.
Küchler
, T.
Meinschad
, J.
Peters
, and R.
Scrivens
, Rev. Sci. Instrum.
79
, 02A504
(2008
).149.
C.
Schmitzer
, M.
Kronberger
, J.
Lettry
, J.
Sanchez-Arias
, and H.
Störi
, Rev. Sci. Instrum.
83
, 02A715
(2012
).150.
M.
Kronberger
, D.
Faircloth
, J.
Lettry
, M.
Paoluzzi
, H.
Pereira
, J.
Sanchez Arias
, C.
Schmitzer
, and R.
Scrivens
, Rev. Sci. Instrum.
83
, 02A703
(2012
).151.
A.
Ueno
, K.
Ikegami
, and Y.
Kondo
, Rev. Sci. Instrum.
75
, 1714
(2004
).152.
A.
Ueno
, H.
Oguri
, K.
Ikegami
, Y.
Namekawa
, and K.
Ohkoshi
, Rev. Sci. Instrum.
81
, 02A720
(2010
).153.
Y.
Hwa An
, B.
Ki Jung
, and Y. S.
Hwang
, Rev. Sci. Instrum.
81
, 02A702
(2010
).154.
Y.
Hwa An
, W.
Hwi Cho
, K.-J.
Chung
, K.
Lee
, S.
Jang
, S.-G.
Lee
, and Y. S.
Hwang
, Rev. Sci. Instrum.
83
, 02A727
(2012
).155.
K.-J.
Chong
, B.-K.
Jung
, Y.
Hwa An
, J.-J.
Dang
, and Y. S.
Hwang
, Rev. Sci. Instrum.
85
, 02B119
(2014
).156.
A.
Lacoste
, T.
Lagarde
, S.
Béchu
, Y.
Arnal
, and J.
Pelletier
, Plasma Sources Sci. Technol.
11
, 407
(2002
).157.
P.
Svarnas
, M.
Bacal
, P.
Auvray
, S.
Bechu
, and J.
Pelletier
, Rev. Sci. Instrum.
77
, 03A512
(2006
).158.
P.
Svarnas
, B. M.
Annaratone
, S.
Béchu
, J.
Pelletier
, and M.
Bacal
, Plasma Sources Sci. Technol.
18
, 045010
(2009
).159.
S.
Béchu
, A.
Soum-Glaude
, A.
Bès
, P.
Svarnas
, S.
Aleiferis
, A. A.
Ivanov
, Jr., and M.
Bacal
, Phys. Plasmas
20
, 101601
(2013
).160.
S.
Aleiferis
, P.
Svarnas
, I.
Tsiroudis
, S.
Béchu
, M.
Bacal
, and A.
Lacoste
, IEEE Trans. Plasma Sci.
42
, 2828
(2014
).161.
K. S.
Woodcock
, Phys. Rev.
38
, 1696
(1931
).162.
R. A.
Baragiola
, E. R.
Salvatelli
, and E.
Alonso
, Nucl. Instrum. Methods
110
, 507
(1973
).163.
164.
W.
Gruebler
, P.
Schwandlt
, T. J.
Yule
, and W.
Haeberli
, Nucl. Instrum. Methods
41
, 245
(1996
).165.
H.
Verbeek
, W.
Eckstein
, and S.
Datz
, J. Appl. Phys.
47
, 1785
(1976
).166.
M. E.
Kishinevskiy
, Novosibirsk Report No. 116–73
(1973
);M. E.
Kishinevskiy
, Sov. J. Tech. Phys.
48
, 773
(1978
).167.
R. K.
Janev
, Surf. Sci.
45
, 609
(1974
).168.
169.
B.
Rasser
, J. N. M.
van Wunnik
, and J.
Los
, Surf. Sci.
118
, 697
(1982
).170.
A.
Blandin
, A.
Nourtier
, and D.
Hone
, J. Phys.
37
, 369
(1976
).171.
H. L.
Cui
, J. Vac. Sci. Technol., A
9
, 1823
(1991
).172.
W. R.
Koppers
, B.
Berenbak
, D.
Vlachos
, U.
van Slooten
, and A. W.
Kleyn
, Phys. Rev. B
57
, 13246
(1998
).173.
R.
Zimny
, Surf. Sci.
292
, 325
(1993
).174.
F.
Wyptta
, R.
Zimny
, and H.
Winter
, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res., Sect. B
58
, 379
(1991
).175.
M.
Maazouz
, R.
Baragiola
, A.
Borisov
, V. A.
Esaulov
, S.
Lacombe
, J. P.
Gauyacq
, L.
Guillemot
, and D.
Teillet-Billy
, Surf. Sci.
364
, L568
(1996
).176.
A. G.
Borisov
and H.
Winter
, Nucl. Instrum Methods Phys. Res., Sect. B
115
, 142
(1996
).177.
A. A.
Magunov
, I. K.
Gainullin
, and I. F.
Urazgil'din
, Bull. Russ. Acad. Sci.: Phys.
71
, 1486
(2007
).178.
E. R.
Amanbaev
, D. K.
Sestakov
, and I. K.
Gainullin
, J. Surf. Invest.
3
, 865
(2009
).179.
K.
Tsumori
, W. R.
Koppers
, R. M. A.
Heeren
, M. F.
Kadodwala
, J. H. M.
Beijersbergen
, and A. W.
Kleyn
, J. Appl. Phys.
81
, 6390
(1997
).180.
F.
Bonetto
, E. A.
Garcia
, R.
Vidal
, J.
Ferron
, and E. C.
Goldberg
, Appl. Surf. Sci.
254
, 62
(2007
).181.
B.
Obreshkov
and U.
Thumm
, Phys. Rev. A
76
, 052902
(2007
).182.
M.
Maazouz
, L.
Guilleot
, V. A.
Esaulov
, and D. J.
O'Connor
, Surf. Sci.
398
, 49
(1998
).183.
J. R.
Hiskes
, A.
Karo
, and M.
Gardner
, J. Appl. Phys.
47
, 3888
(1976
).184.
P. J.
Schneider
, K. H.
Berkner
, W. G.
Graham
, R. V.
Pyle
, and J. W.
Stearns
, Phys. Rev. B
23
, 941
(1981
).185.
J. N. M.
van Wunnik
, J. J. C.
Geerlings
, E. H. A.
Granneman
, and J.
Los
, Surf. Sci.
131
, 17
(1983
).186.
J. R.
Hiskes
and P. J.
Schneider
, Phys. Rev. B
23
, 949
(1981
).187.
E. H. A.
Granneman
, J. J. C.
Geerlings
, J. N. M.
Van Wunnik
, P. J.
van Bommel
, H. J.
Hopman
, and J.
Los
, AIP Conf. Proc.
111
, 206
(1984
).188.
P. J. M.
van Bommel
, J. J. C.
Geerlings
, J. N. M.
van Wunnik
, P.
Massmann
, E. H. A.
Granneman
, and J.
Los
, J. Appl. Phys.
54
, 5676
(1983
).189.
J. J. C.
Geerlings
, P. W.
van Amerstfoort
, L. F. Tz.
Kwakman
, E. H. A.
Granneman
, J.
Los
, and J. P.
Gauyaco
, Surf. Sci.
157
, 151
(1985
).190.
M.
Seidl
, H. L.
Cui
, J. D.
Isenberg
, H. J.
Kwon
, B. S.
Lee
, and S. T.
Melnychuk
, J. Appl. Phys.
79
, 2896
(1996
).191.
P. W.
van Amersfoort
, J. J. C.
Geerings
, R.
Rodink
, E. H. A.
Granneman
, and J.
Los
, J. Appl. Phys.
59
, 241
(1986
).192.
A.
Pargellis
and M.
Seidel
, Phys. Rev. B
25
, 4356
(1982
).193.
J. L.
Lopes
, J. A.
Greer
, and M.
Seidl
, J. Appl. Phys.
60
, 17
(1986
).194.
B. S.
Lee
and M.
Seidl
, Appl. Phys. Lett.
61
, 2857
(1992
).195.
T.
Okuyama
and Y.
Mori
, Rev. Sci. Instrum.
63
, 2711
(1992
).196.
M. L.
Yu
, Phys. Rev. Lett.
40
, 574
(1978
).197.
A.
Hoffman
and M.
Petravic
, Phys. Rev. B
53
, 6996
(1996
).198.
C.
Goeden
and G.
Dollinger
, Appl. Surf. Sci.
147
, 107
(1999
).199.
H.
Kawano
, Int. J. Mass Spectrom. Ion Processes
104
, 23
(1991
).200.
M.
Wada
, R. V.
Pyle
, and J. W.
Stearns
, J. Appl. Phys.
67
, 6334
(1990
).201.
J. R.
Hiskes
, A. M.
Karo
, E.
Wimmer
, A. J.
Freeman
, and S. R.
Chubb
, J. Vac. Sci. Technol., A
2
, 670
(1984
).202.
K. N.
Leung
and K. W.
Ehlers
, J. Nucl. Mater.
128–129
, 694
(1984
).203.
K.
Prelec
, Nucl. Instrum. Methods
144
, 413
(1977
).204.
K. N.
Leung
and K. W.
Ehlers
, Rev. Sci. Instrum.
53
, 803
(1982
).205.
J. W.
Kwan
, G. D.
Ackerman
, O. A.
Anderson
, C. F.
Chan
, W. S.
Cooper
, G. J.
DeVries
, A. F.
Lietzke
, L.
Soroka
, and W. F.
Steele
, Rev. Sci. Instrum.
57
, 831
(1986
).206.
O. A.
Anderson
, “Large aperture D- accelerators
,” in Proceedings of the Second International Symposium on the Production and Neutralization of Negative Hydrogen Ions and Beams
, edited by Th.
Sluyters
(1980
), p. 355
.207.
A. I.
Hershcovitch
, U. J.
Kovarik
, and K.
Prelec
, Rev. Sci. Instrum.
57
, 827
(1986
).208.
C. C.
Tsai
, R. R.
Feezell
, H. H.
Haselton
, P. M.
Ryan
, D. E.
Shechter
, W. L.
Stirling
, and J. H.
Whealton
, “Characteristics of a modified duoPIGatron negative ion source
,” in Proceedings of the Second International Symposium on the Production and Neutralization of Negative Hydrogen Ions and Beams
, edited by Th.
Sluyters
(1980
), p. 225
.209.
P. J.
van Bommel
, J. H. M.
Bonnie
, E. H. A.
Granneman
, P.
Massmann
, and H. J.
Hopman
, J. Appl. Phys.
58
, 2492
(1985
).210.
Y.
Chun Tong
, P. W.
van Amersfoort
, E. H. A.
Granneman
, and H. J.
Hopman
, Phys. Lett. A
110
, 24
(1985
).211.
P. W.
van Amersfoort
, Y. C.
Tong
, and E. H. A.
Granneman
, J. Appl. Phys.
58
, 2317
(1985
).212.
C. F. A.
van Os
, E. H. A.
Granneman
, and P. W.
van Amersfoort
, J. Appl. Phys.
61
, 5000
(1987
).213.
C. F. A.
van Os
, W. B.
Kunkel
, C.
Leguijt
, and J.
Los
, J. Appl. Phys.
70
, 2575
(1991
).214.
R. M. A.
Heeren
, D.
Ciric
, S.
Yagura
, H. J.
Hopman
, and A. W.
Kleyn
, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res., Sect. B
69
, 389
(1992
).215.
R. M. A.
Heeren
, M. J.
de Graaf
, D.
Ciric
, S.
Yagura
, H. J.
Hopman
, and A. W.
Kleyn
, Appl. Surf. Sci.
70/71
, 332
(1993
).216.
L.
Schiesko
, M.
Carrere
, G.
Cartry
, and J. M.
Layet
, Plasma Sources Sci. Technol.
17
, 035023
(2008
).217.
L.
Schiesko
, M.
Carrere
, J.-M.
Layet
, and G.
Cartry
, Plasma Sources Sci. Technol.
19
, 045016
(2010
).218.
P.
Kumar
, A.
Ahmad
, C.
Pardanaud
, M.
Carrere
, J. M.
Layet
, G.
Cartry
, F.
Silva
, A.
Gicquel
, and R.
Engeln
, J. Phys. D: Appl. Phys.
44
, 372002
(2011
).219.
A.
Ahmad
, J.
Dubois
, T.
Pasquet
, M.
Carrere
, M. M.
Layet
, J. B.
Faure
, G.
Cartry
, P.
Kumar
, T.
Minea
, S.
Mochalskyy
, and A.
Simonin
, Plasma Sources Sci. Technol.
22
, 025006
(2013
).220.
R.
Middleton
, IEEE Trans. Nucl. Sci.
NS-23
, 1098
(1976
).221.
G. I.
Budker
, G. I.
Dimov
, and V. G.
Dudnikov
, Sov. At. Energy
22
, 441
(1967
);G. I.
Budker
, G. I.
Dimov
, and V. G.
Dudnikov
, At. Energ.
22
, 348
–356
(1967
).222.
Yu. I.
Belchenko
, G. E.
Derevyankin
, G. I.
Dimov
, and V. G.
Dudnikov
, J. Appl. Mech. Tech. Phys.
28
, 568
(1987
).223.
V. G.
Dudnikov
, Rev. Sci. Instrum.
63
, 2660
(1992
).224.
V. G.
Dudnikov
, Rev. Sci. Instrum.
73
, 992
(2002
).225.
Yu. I.
Belchenko
, V. I.
Davydenko
, G. E.
Derevyankin
, G. I.
Dimov
, V. G.
Dudnikov
, I. I.
Morosov
, G. V.
Roslyakov
, and A. L.
Schabalin
, Rev. Sci. Instrum.
61
, 378
(1990
).226.
V. G.
Dudnikov
, G. E.
Derevyankin
, D. V.
Kovalevsky
, V. Ya.
Savkin
, E. A.
Sokolovsky
, and S. K.
Guharay
, Rev. Sci. Instrum.
67
, 1614
(1996
).227.
D.
Faircloth
et al, AIP Conf. Proc.
1515
, 359
(2013
).228.
D. C.
Faircloth
, J. W. G.
Thomason
, and M. O.
Whitehead
, Rev. Sci. Instrum.
75
, 1735
(2004
).229.
J.
Lettry
et al, Rev. Sci. Instrum.
83
, 02A728
(2012
).230.
R. L.
York
, R. R.
Stevens
, Jr., R. A.
Dehaven
, J. R.
McConnell
, E. P.
Chamberlin
, and R.
Kandarian
, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res., Sect. B
10–11
, 891
(1985
).231.
A.
Takagi
, Y.
Mori
, K.
Ikegami
, and S.
Fukumoto
, IEEE Trans. Nucl. Sci.
NS-32
, 1782
(1985
).232.
G. D.
Alton
, Y.
Mori
, A.
Takagi
, A.
Ueno
, and S.
Fukumoto
, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res., Sect. A
270
, 194
(1988
).233.
J. W.
Kwan
, G. D.
Ackerman
, C. F.
Chan
, M. E.
Cooper
, W. S.
Cooper
, G. J.
deVries
, K. N.
Leung
, W. F.
Steele
, R. P.
Wells
, A.
West
, and M. D.
Williams
, AIP Conf. Proc.
287
, 295
(1994
).234.
J. G.
Alessi
, A.
Hershcovich
, and Th.
Sluyter
, Rev. Sci. Instrum.
55
, 8
(1984
).235.
S. R.
Walther
, K. N.
Leung
, and W. B.
Kunkel
, J. Appl. Phys.
64
, 3424
(1988
).236.
S. R.
Walther
, K. N.
Leung
, and W. B.
Kunkel
, Appl. Phys. Lett.
54
, 210
(1989
).237.
K. W.
Ehlers
, K. N.
Leung
, R. V.
Pyle
, and W. B.
Kunkel
, AIP. Conf. Proc.
No. 158
, 282
(1987
).238.
H. J.
Hopman
, H.
Zeijlemaker
, and J.
Verhoeven
, Appl. Surf. Sci.
171
, 197
(2001
).239.
M.
Nishiura
, M.
Sasao
, and M.
Wada
, in Proceedings of the International Conference on Ion Implantation Technology
(1999
), p. 318
.240.
K. N.
Leung
, S. R.
Walther
, and W. B.
Kunkel
, Phys. Rev. Lett.
62
, 764
(1989
).241.
P. G.
Steen
and W. G.
Graham
, Appl. Phys. Lett.
75
, 2737
(1999
).242.
K.
Shinto
, Y.
Okumura
, T.
Ando
, M.
Wada
, H.
Tsuda
, T.
Inoue
, K.
Miyamaoto
, and A.
Nagase
, Jpn. J. Appl. Phys., Part 1
35
, 1894
(1996
).243.
T.
Morishita
, M.
Kashiwagi
, M.
Hanada
, Y.
Okumura
, K.
Watanabe
, A.
Hatayama
, and M.
Ogasawara
, Jpn. J. Appl. Phys., Part 1
40
, 4709
(2001
).244.
Y.
Okumura
, M.
Hanada
, T.
Inoue
, H.
Kojima
, Y.
Matsuda
, Y.
Ohara
, M.
Seki
, and K.
Watanabe
, AIP Conf. Proc.
210
, 169
(1990
).245.
A.
Ando
, Y.
Takeiri
, K.
Tsumori
, O.
Kaneko
, Y.
Oka
, R.
Akiyama
, T.
Kawamoto
, K.
Mineo
, T.
Kurata
, and T.
Kuroda
, Rev. Sci. Instrum.
63
, 2683
(1992
).246.
M.
Hanada
, T.
Inoue
, M.
Mizuno
, Y.
Ohara
, Y.
Okumura
, Y.
Suzuki
, H.
Tanaka
, M.
Tanaka
, and K.
Watanabe
, Rev. Sci. Instrum.
63
, 2699
(1992
).247.
M.
Taniguchi
, T.
Inoue
, N.
Umeda
, M.
Kashiwagi
, K.
Watanabe
, H.
Tobari
, M.
Dairaku
, and K.
Sakamoto
, Rev. Sci. Instrum.
79
, 02C110
(2008
).248.
A.
Kojima
, M.
Hanada
, M.
Yoshida
, H.
Tobari
, M.
Kashiwagi
, N.
Umeda
, K.
Watanabe
, and L. R.
Grisham
, Rev. Sci. Instrum.
85
, 02B312
(2014
).249.
R. S.
Hemsworth
, D.
Boilson
, H. P. L.
De Esch
, A.
Krylov
, P. l.
Massmann
, and L.
Svensson
, Nucl. Fusion
46
, S239
(2006
).250.
A.
Krylov
, D.
Boilson
, U.
Fantz
, R. S.
Hemsworth
, O.
Provitina
, S.
Pontremoli
, and B.
Zaniol
, Nucl. Fusion
46
, S324
(2006
).251.
R.
Hemsworth
et al, Nucl. Fusion
49
, 045006
(2009
).252.
A.
Rizzolo
, M.
Pavei
, and N.
Pomaro
, Fusion Eng. Des.
88
, 1007
(2013
).253.
K. N.
Leung
, C. A.
Hauck
, W. B.
Kunkel
, and S. R.
Walther
, Rev. Sci. Instrum.
60
, 531
(1989
).254.
K. N.
Leung
, C. A.
Hauck
, W. B.
Kunkel
, and S. R.
, Walther
, Rev. Sci. Instrum.
61
, 1110
(1990
).255.
K. N.
Leung
, D. A.
Bachman
, and D. S.
McDonald
, Rev. Sci. Instrum.
64
, 970
–973
(1993
).256.
M.
Stockli
, J. Phys.: Conf. Ser.
399
, 012001
(2012
).257.
M.
Bacal
, R.
McAdams
, and E.
Surrey
, Rev. Sci. Instrum.
86
, 02B103
(2014
).258.
M.
Tanaka
, M.
Hanada
, T.
Inoue
, and Y.
Okumura
, Report No. JAERI-M 93-132
, Japan Atomic Energy Research Institute, 1993
(in Japanese).259.
M.
Bacal
, F.
El Balghiti-Sube
, L. I.
Elizarov
, and A. Y.
Tontegode
, Rev. Sci. Instrum.
69
, 932
–934
(1998
).260.
H.
Nakano
, K.
Tsumori
, M.
Kisaki
, K.
Ikeda
, K.
Nagaoka
, M.
Osakabe
, O.
Kaneko
, E.
Asano
, T.
Kondo
, M.
Sato
, M.
Shibuya
, S.
Komada
, H.
Sekiguchi
, and Y.
Takeiri
, AIP Conf. Proc.
1515
, 237
(2013
).261.
K.
Tsumori
, H.
Nakano
, M.
Kisaki
, K.
Ikeda
, K.
Nagaoka
, M.
Osakabe
, Y.
Takeiri
, O.
Kaneko
, M.
Shibuya
, E.
Asano
, T.
Kondo
, M.
Sato
, S.
Komada
, and H.
Sekiguchi
, AIP Conf. Proc.
1515
, 149
(2013
).262.
P.
Franzen
, H. D.
Falter
, U.
Fantz
et al, Nucl. Fusion
47
, 264
(2007
).263.
S.
Christ-Koch
, U.
Fantz
, M.
Berger
et al, Plasma Sources Sci. Technol.
18
, 025003
(2009
).264.
265.
M.
Bacal
et al, Rev. Sci. Instrum.
85
, 02B103
(2014
).© 2015 AIP Publishing LLC.
2015
AIP Publishing LLC
You do not currently have access to this content.