分光学的手法を用いたプラズマの電位閉じ込めの研究

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プラズマ中の不純物イオン線スペクトルを高感度かつ高分解能で分光分析するための分光計測システムの設計・製作を行った。すなわち、半径20cmのプラズマ領域からの発光を空間の情報を保ったまま分光器に導くための、石英レンズと40本の石英ファイバーからなる前置光学系を設計・製作した。これと2400本/mmの回折格子をつかった1m の高分解回折格子分光器とを紫外線から可視光まで色収差なく結像するように組み合わせた。高感度のイメージインテンシファイヤーおよびCCDカメラ、ビデオ取り込み機能付パーソナルコンピューターを分光スペクトル検出システムに導入した。これまでより約1000倍の感度で、空間分析スペクトル線の計測が紫外線から可視光まで可能になった。これまでのGAMMA10セントラル部での測定から、プラズマのポテンシャルが高いときのドップラーシフトの分布がE×Bドリフトによるプラズマの回転速度に対応することを確認することができた。(回転方向とともに速度の絶対値から予想されるポテンシャル差が既存のビームプローブの電位の絶対測定結果と矛盾しない。)これにより、本研究の第一の目的である「世界初の分光法によるタンデムミラープラズマの電位分布測定」は達成されたと考える。現在、ポテンシャルの低いときでもプラズマの電位分布が測定できるように測定ショット数を重ねて精度の良いスペクトル分布を求める努力をしている。また、種々のイオン価数の不純物スペクトル線のドップラーシフトの測定データも集積中である。これらから、E×Bドリフトだけでなく反磁性ドリフトの情報が引き出せる。今後は、GAMMA10全体の安定性を左右するアンカー部のプラズマ中電位分布も測定できるように、本分光測定システムをアンカー部に設置して測定を行う予定である。