電子サイクロトロン波を用いた高密度プラズマの発生とその生成機構

点击翻译按钮获取中文摘要

本研究は,プラズマ中の電磁モ-ドである電子サイクロトロン波を励起し,臨界密度(W=Wpe)以上のプラズマを生成する事,さらにその発生機構を明らかにする事を目的とする。これまでの実験で電子密度3×10^<13>cm^<-3>(臨界密度の約400倍)のプラズマ生成に成功している。電子サイクロトロン波は,磁場に平行に伝播する右回り円偏波モ-ドで,電子のジャイロン波(右回り)と強く相互作用する。従って,他の波動モ-ドに比べて,きわめて吸収効率が高いのが特徴である。本研究では,このモ-ドの励起をいかに制御するかという点に目標を置いた。そのために(1)マイクロ波入射系の改良及びマイクロ波偏波の制御(2)ガス供給系の改良を行った。(1)はマイクロ波偏波の選択性を向上させる事によって電子サイクロトロン波の励起効率を上げるためのものである。さらに石英窓の改良も行い,偏波の選択性を向上させた。(2)は壁からのガス供給を従来の1点供給方式から二重管構造の採用による均一供給方式に変えるためのものである。これにより,高密度においても均一なプラズマが生成されるようになった。この改良は将来の大口径化のために必要な改良でもある。以上により波動励起に対して良好な選択性が得られ,均一な高密度プラズマ生成に関する重要なデ-タ-が得られた。また左回り偏波入射時にも電子サイクロトロン波が励起されるパラメ-タ-領域があり,左回り波動から右回り波動へとモ-ド変換が起きている事が実験的に明らかになった。モ-ド変換はプラズマ中の波動過程の中でも基本的に重要なものである。この点については今後より詳細に実験を行っていく。