マイクロ波反射評計を用いた3次元プラズマイメージング計測の基礎実験

点击翻译按钮获取中文摘要

プラズマ中のカットオフ密度を利用した非接触プラズマ密度計測法の反射計は、磁気閉じ込めプラズマの高密度化にともない、測定ポート形状への制約が少ない事、入射波の周波数を掃引することで半径方向の密度分布の情報が1ショットで得られる事、密度揺動などカットオフ近傍での局所的な情報が得られる事などの特徴がある。また近年、磁気再結合や渦を伴った電磁流体現象においては、プラズマの密度分布や揺動分布を非接触で3次元的に測定する必要が生じている。本研究は、この反射計とイメージング計測法を組み合わせプラズマを半径方向分布を含めた3次元の空間分布測定を1ショットで行う手法を開発するための基礎実験を行う事を目的としている。本年度は、60GHz帯の発振器を用い光学系を含めた反射計の設計、製作を行った。これは、使用する波長が5mmと短いため空間分解能が上がる事、さらに光学系の設計がコンパクトになる事、既存のイメージング用アレイアンテナ(5×5素子)が使用できる事などからこの周波数を選択した。また実際に対象とするプラズマ実験としては、当研究室で生成できるプラズマ密度(1×10^<15>〜10^<12>cm^<-3>)でも使用可能である。また、これと並行してプラズマ実験においては、既存の装置(周波数8GHz〜18GHz帯)を用い、ホモダイン検波による位相を直接求めるために直角位相IFミキサを用いて、その出力を計算機処理し位相算出を行った。そして、静電プローブによる密度揺動と反射測定により算出される密度揺動の比較を行い問題点や改良点を明らかにした。今後は、先に示した60GHz帯での光学系の最適化と金属ファントムを用いたシミュレーション実験を行い、イメージング計測を行っていく予定である。