ソリトンの高次元化に対応する実験研究

点击翻译按钮获取中文摘要

ビーム・プラズマ系に発生する包絡ソリトンの構造と、ソリトン発生の環境について実験的に調べた。実験で得られるソリトンの時間幅はプラズマ密度の低い(プラスマ密度はガス圧力に比例するが、この場合0.3mTorr程度)場合で1μS、密度の高い場合(ガス圧力0.7m〜0.8mTorr)で2μSの幅に広がり、キャリヤの周波数は380〜450MHzの領域にある。まずミキサーと高周波信号発生器を用いてキャリヤの位相が連続がどうかについて調査したところ、連続である事が判明した。上記ソリトンの時間幅のガス圧力依存性はミキサーを用いた二乗検波によって得られる自己相関関数の測定によっても裏付けられた。上記ガス圧力の高いとき、二つの周波数領域380〜410MHz及び420〜450MHzにキャリヤの周波数が分かれる事がわかったが、理論的に場所的なプラズマ密度変化と磁界強度変化を考慮した分散関係式を解析した結果、低い周波数領域の波動は後進波的(電子ビームに対して反対方向にエネルギー伝播する)であり、一方、高い周波数領域の波動は前進波的であるとみられるに至った。最も重要な結果の第一は以下の現象の発見である。すなわち、ガス圧力の高い時(0.7mTorr以上)、上記前進波がソリトン波形で現れるが、その同じ時刻にイオン波波束(イオン波ソリトン)が現れ、これが重畳される現象である。従ってイオン波が高域混成波を背負った形になる。これは既に報告したイオン波ソリトンが高域混成波ソリトンを放出する事象とも考えられるが、逆に高域混成波がイオン波を放出している可能性も他の理由から考えられる。結果の第二は軸方向に挿入した可動な二本のアンテナと、ミキサーによる測定で相互相関関数を測定した結果、位相がある特定の位置で逆転することがわかり、後進波とその反射によって起きたとみられる定在波が主体である事が明かになった事である。