レーザイメージング法を用いた環状型プラズマ閉込め装置内の密度揺動分布計測法の開発

本研究は、レーザーイメージング法を密度揺動の伝搬角に対する分解能を持つ計測法に改良し、これを利用して高温プラズマ中で密度揺動の空間分布計測が行えるシステムを開発しようとするものである。本年度の研究では、主に角度(空間)分解能の向上および単一ショットでの分布計測に関して進め、以下の結果を得た。1.まず、密度揺動の伝搬角計測の分解能を向上させるために、イメージングシステムの主要な光学部品である位相板の設計を変更した。昨年までに、スリットを付けた位相板について検討を行い、本研究におけるスリット付き位相板の有用性を示すことができた。平成6年度は、それに基づき位相板のミラー部をスリット状の構造とし、特にその幅の最適化について検討した。その結果、位相ミラーの幅を従来考えていた、ビームスポット幅と同じにするよりも、さらに狭くすることによって30%程度空間分解能を向上できることがわかった。また、HeNeレーザーイメージングシステムを用いて、ビーム幅を実用上必要な50mm程度にまで拡大し、この場合も、5%以下の誤差で揺動パラメータが計測できることがわかった。2.次に、イメージングシステムの計測角度を高速で掃引することにより、密度揺動の空間分布を1ショットで得るシステムを検討した。そこでは、2通りの手法すなわち、i)音響光学素子を用いた検出システム、及びii)高速回転スキャナーを用いたシステムを提案した。まず、音響光学素子を用いたシステムでは、音響光学素子によって計測系に必要な1%以上のレーザー光の回折が可能であることを実験的に確かめた。また、スキャナーを用いたシステムでは、理論的な応答が1.6ms/5度のものが入手可能であり、これを用いれば、現在の中型装置規模のプラズマ(継続時間が数100ms)では、1ショット間での分布計測が行えることがわかった。

本研究は、レーザーイメージング法を密度揺動の伝搬角に対する分解能を持つ計測法に改良し、これを利用して高温プラズマ中で密度揺動の空間分布計測が行えるシステムを開発しようとするものである。本年度の研究では、主に角度(空間)分解能の向上および単一ショットでの分布計測に関して進め、以下の結果を得た。1.まず、密度揺動の伝搬角計測の分解能を向上させるために、イメージングシステムの主要な光学部品である位相板の設計を変更した。昨年までに、スリットを付けた位相板について検討を行い、本研究におけるスリット付き位相板の有用性を示すことができた。平成6年度は、それに基づき位相板のミラー部をスリット状の構造とし、特にその幅の最適化について検討した。その結果、位相ミラーの幅を従来考えていた、ビームスポット幅と同じにするよりも、さらに狭くすることによって30%程度空間分解能を向上できることがわかった。また、HeNeレーザーイメージングシステムを用いて、ビーム幅を実用上必要な50mm程度にまで拡大し、この場合も、5%以下の誤差で揺動パラメータが計測できることがわかった。2.次に、イメージングシステムの計測角度を高速で掃引することにより、密度揺動の空間分布を1ショットで得るシステムを検討した。そこでは、2通りの手法すなわち、i)音響光学素子を用いた検出システム、及びii)高速回転スキャナーを用いたシステムを提案した。まず、音響光学素子を用いたシステムでは、音響光学素子によって計測系に必要な1%以上のレーザー光の回折が可能であることを実験的に確かめた。また、スキャナーを用いたシステムでは、理論的な応答が1.6ms/5度のものが入手可能であり、これを用いれば、現在の中型装置規模のプラズマ(継続時間が数100ms)では、1ショット間での分布計測が行えることがわかった。