LHDにおけるマイクロ波イメージング計測法の開発

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本研究では、大開口アンテナを用いて、プラズマ磁気面のECE像および反射マイクロ波像を二次元的に結像させ、ミクロ不安定性と乱流の二次元構造を計測する開発研究の一環として、高効率・大口径アンテナの開発を行うことを目的とする。本年度は、アンテナの設置計画を立てた。LHDは複雑な3次元構造をしているため、実物大LHD模型にアンテナ模型を設置して、アンテナ配置を検討した。その結果3枚の鏡を用いる必要性が分かった。そこで光学設計コードZEMAXを駆使し、アンテナを構成する鏡の設計をした。また、既存のイメージングアンテナを用いて予備的な研究を行った。ベクトルネットワークアナライザに40-60GHzの発信-受信アンテナモジュールを取り付け、直径10mmのステンレス丸棒からのマイクロ波の反射を測定した。マイクロ波の波長は5mmで丸棒の半径程度であるにも関わらず、偏光方向が90度異なっても反射波のパワーはあまり変化しなかった。また広い範囲に散乱するにも関わらず、フォーカスが合った場合では受信波は送信波の0.8%にもなった。これは全方向に散乱した場合と比べ10高い値であり、イメージング反射計の高効率を示している。また、プラズマ中の乱流構造による散乱であっても、検出できる可能性を示している。