磁力線方向流れがもたらす磁化プラズマ乱流構造形成を３次元非接触計測で解き明かす

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本研究では，磁化プラズマ内部で生じる乱流が引き起こす構造形成と磁力線方向の流れシアの関係をレーザー計測やイメージング計測などの非接触計測を用いて明らかにすることを目的としている．本年度は計測により得られた投影行列からトモグラフィシステムで計測できる空間構造の制限を明らかにする手法の開発を行った．トモグラフィは線積分量などの空間的に積分したデータの集合から元の分布を推定する手法である．トモグラフィに用いる投影行列は，観測領域内の空間点における物理量と計測データの写像関係を与える表現行列である．本研究で扱うプラズマ乱流計測トモグラフィで用いる投影行列は，観測領域で発せられたアルゴンイオンの発光分布を入力として受け取り，その際に得られる視線積分発光量データを出力する写像を表す表現行列と考えることができる．したがって観測できる空間構造は投影行列の写像の性質に制限されると考えられる．そこで本年度行った研究では，観測領域で生じる発光の空間分布を表現する基底関数を写像したベクトル同士の一次独立性を用いて空間構造の分解能を評価する手法を考案した．この手法を用いることで，再構成画像のピクセル同士の独立性および任意の二次元上の直交関数系の観測領域内における独立性を判定することが可能になった．各ピクセルにおいてピクセル同士の独立性を判定した結果，計測器近傍では空間分解能が1cm程度と高く，観測領域内で計測器から最も離れる位置では3cm程度に低下することが明らかになった．また，周方向にフーリエ級数，径方向に矩形関数を用いたFRF基底関数同士の独立性を判定することで計測領域中心部(r<1cm)では周方向モード数m=3程度まで観測することができ，それより外側ではm=5程度まで観測できることが明らかになった．