磁化プラズマ中電子サイクロトロン周波数帯左旋円偏波の伝搬・減衰機構の解明

磁化等离子体中电子回旋频段左旋圆偏振波的传播和衰减机制的阐明

• 批准号: 04J03390
• 负责人: 高橋 和貴
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-04J03390/
• 关键词: 磁化プラズマ; 電子サイクロトロン共鳴; 偏波方向反転; ダブルレイヤー; 境界条件; 電子エネルギー分布関数; プラズマ電位構造制御; 不均一磁化プラズマ; イオンフロー; 円偏波; 非線形波動; 電子サイクロトロン共鳴(ECR); 不均一磁場配位; 左旋偏波

前年度まで,不均一磁化プラズマ中で電子サイクロトロン共鳴(ECR)加熱を行った際に,ECR点近傍にダブルレイヤーと呼ばれる非線形電位構造が形成されることを明らかにし,方位角方向モード数m=+1,及びm=-1の電磁波を入射した際には,半径方向中心領域,及び周辺領域にそれぞれダブルレイヤーが形成されることを明らかにしている.本年度は,この電位構造形成機構と電子サイクロトロン波の伝搬機構を体系的に解明するために詳細な実験を行い,以下のことが明らかになった.また,ダブルレイヤー形成時における粒子ダイナミクスを解明するために,オーストラリア国立大学との共同研究を展開した.1.方位角方向モード数m=±1モードを選択的に入射したところ,径方向偏波方向反転の結果,m=+1ではプラズマ断面の中心領域,m=-1では周辺領域のみで右旋偏波となり,この領域で選択的に波動が吸収されることが明らかになった.2.上記1の波動吸収領域と,ダブルレイヤーが形成される位置が一致することを明らかにし,右旋偏波の領域のみでダブルレイヤーが形成されることを実験的に明らかにした.3.上記1の波動伝搬特性は,実験室プラズマ中の境界条件を考慮した波動解析によって明確に説明できることを明らかにした.更に,有限要素法を用いたコンピューターシミュレーションにおいても同様の現象が起こることを明らかにした.4.ヘリコン波プラズマ中にダブルレイヤーが形成される際の電子エネルギー分布関数(EEDF)計測に関して,海外の研究者と共同研究を展開し,パルスラングミュアプローブ法を用いた計測系の構築を達成した.5.上記4の計測系を用いてEEDFの計測を行い,ダブルレイヤーが境界条件の一つとして振る舞い,高電位側と低電位側でEEDFが大きく異なることが観測された.高電位側ではEEDFはマクスウェル分布に従わず,ダブルレイヤーの電位障壁に対応するエネルギーにおいてマクスウェル分布からの逸脱が起こることが明らかになった.以上の結果,磁化プラズマ中電子サイクロトロン波の伝搬機構と,電子サイクロトロン共鳴加熱に伴い形成される電位構造機構を体系的に解明し,マイクロ波入射モードによるプラズマ電位構造制御法を提唱することに成功した.更にヘリコン波プラズマ中ダブルレイヤー形成に関する粒子ダイナミクスに関する共同研究を行い,電子の振る舞いを明らかにした.

直到上一年，当在ECR点附近形成了一个称为双层的非线性电势结构中的电子旋转蛋白共振（ECR）加热时，当具有方位模式M =+1和M = -1的电磁波是当入射的AZIMUTHAL模式M =+1和M = -1时，在径向中央区域和周围地区形成了双层。在今年，进行了详细的实验，以系统地阐明潜在结构形成的机理和电子回旋体波的传播机理，并揭示了以下内容。此外，在双层形成过程中，粒子动态以阐明结果，我们与澳大利亚国立大学进行了联合研究。1。当方位模式的数量有选择地入射时，径向极化方向反演显示在M =+1时，波传播仅在等离子体横截面的中央区域正确极偏振，在M = -1时，在该区域中，波被选择性地吸收了波。我们揭示了上方的波吸收区与形成双层的位置相吻合，并通过实验表明仅在右极化偏振区域中形成双层。3。高于1的波传播特征是实验室等离子体的边界。已经揭示了可以清楚地解释条件的波浪分析。此外，已经揭示了使用有限元方法在计算机模拟中发生的类似现象。4。当在Helicon波血浆中形成双层时，我们已经与海外研究人员进行了有关电子能量分布函数（EEDF）的测量的联合研究，并使用脉冲Langmuir探针方法实现了测量系统的构建。5。我们已经使用上述4个测量系统测量了EEDF，并且双层的行为是边界条件之一，而EEDF在高电位和低电位边之间有显着差异。据观察，EEDF并未遵循麦克斯韦在高电位方面的分布，并且发现与麦克斯韦分布的偏差发生在与双层潜在屏障相对应的能量上。结果，我们系统地阐明了磁化等离子体中电子回旋体波的传播机制，以及通过电子环共振加热形成的潜在结构机制，并成功地提出了使用微波入射模式的等离子电位结构控制方法。此外，我们对Helicon-Wave血浆中的双层形成相关的粒子动力学进行了联合研究，并揭示了电子的行为。

项目成果

Polarization reversal of electron cyclotron waves and control of plasma-potential structures

电子回旋波的极化反转和等离子体势结构的控制

• 发表时间: 2006
• 期刊: Journal of Plasma and Fusion Research 82・11
• 作者: Wataru YAMAZAKI;Kisa MATSUSHIMA;Kazuhiro NAKAHASHI;関根久子;Hisako Sekine;関根(本多)久子;Hisako Sekine;K.Ueno et al.;豊崎秀海 他;K.Mamiya et al.;H.Toyosaki et al.;M.Nakano et al.;福村知昭 他;J.W.Quilty et al.;H.Toyosaki et al.;H.Toyosaki et al.;T.Fukumura et al.;Y.Yamada et al.;H.Toyosaki et al.;Y.Yamada et al.;K.Takahashi;T.Kaneko;K.Takahashi;K.Takahashi;K.Takahashi;K.Takahashi;K.Takahashi
• 通讯作者: K.Takahashi

Energy Control of Field-Aligned Ion Flow in Magnetized Plasmas

磁化等离子体中场对准离子流的能量控制

• 发表时间: 2005
• 期刊: Proceedings of The 3rd Student-Organizing International Mini-Conference on Information Electronics System
• 作者: Wataru YAMAZAKI;Kisa MATSUSHIMA;Kazuhiro NAKAHASHI;関根久子;Hisako Sekine;関根(本多)久子;Hisako Sekine;K.Ueno et al.;豊崎秀海 他;K.Mamiya et al.;H.Toyosaki et al.;M.Nakano et al.;福村知昭 他;J.W.Quilty et al.;H.Toyosaki et al.;H.Toyosaki et al.;T.Fukumura et al.;Y.Yamada et al.;H.Toyosaki et al.;Y.Yamada et al.;K.Takahashi;T.Kaneko;K.Takahashi;K.Takahashi;K.Takahashi;K.Takahashi;K.Takahashi;K.Takahashi;K.Takahashi;R.Hatakeyama;高橋和貴;高橋和貴;高橋和貴;高橋和貴;高橋和貴;金子俊郎;K.Takahashi;K.Takahashi;K.Takahashi;K.Takahashi;K.Takahashi;K.Takahashi
• 通讯作者: K.Takahashi

Localized Absorption of High-Frequency Electromagnetic Wave Due to Polarization Reversal near the ECR point

由于 ECR 点附近极化反转而导致高频电磁波的局部吸收

• 发表时间: 2004
• 期刊: Proceedings of International CEO Forum on Plasma Science and Technology
• 作者: Wataru YAMAZAKI;Kisa MATSUSHIMA;Kazuhiro NAKAHASHI;関根久子;Hisako Sekine;関根(本多)久子;Hisako Sekine;K.Ueno et al.;豊崎秀海 他;K.Mamiya et al.;H.Toyosaki et al.;M.Nakano et al.;福村知昭 他;J.W.Quilty et al.;H.Toyosaki et al.;H.Toyosaki et al.;T.Fukumura et al.;Y.Yamada et al.;H.Toyosaki et al.;Y.Yamada et al.;K.Takahashi;T.Kaneko;K.Takahashi;K.Takahashi;K.Takahashi;K.Takahashi;K.Takahashi;K.Takahashi;K.Takahashi;R.Hatakeyama;高橋和貴;高橋和貴;高橋和貴;高橋和貴;高橋和貴;金子俊郎;K.Takahashi;K.Takahashi;K.Takahashi;K.Takahashi;K.Takahashi;K.Takahashi;K.Takahashi;高橋 和貴;高橋 和貴;金子 俊郎;K.Takahashi;K.Takahashi
• 通讯作者: K.Takahashi

電子サイクロトロン共鳴誘起ダブルレイヤー形成へのマイクロ波入射モードの効果

微波入射模式对电子回旋共振诱导双层形成的影响

• 发表时间: 2006
• 期刊: 日本物理学会2006年秋季大会講演概要集
• 作者: Wataru YAMAZAKI;Kisa MATSUSHIMA;Kazuhiro NAKAHASHI;関根久子;Hisako Sekine;関根(本多)久子;Hisako Sekine;K.Ueno et al.;豊崎秀海 他;K.Mamiya et al.;H.Toyosaki et al.;M.Nakano et al.;福村知昭 他;J.W.Quilty et al.;H.Toyosaki et al.;H.Toyosaki et al.;T.Fukumura et al.;Y.Yamada et al.;H.Toyosaki et al.;Y.Yamada et al.;K.Takahashi;T.Kaneko;K.Takahashi;K.Takahashi;K.Takahashi;K.Takahashi;K.Takahashi;K.Takahashi;K.Takahashi;R.Hatakeyama;高橋和貴;高橋和貴;高橋和貴
• 通讯作者: 高橋和貴

大電力電子サイクロトロン共鳴加熱に伴う放射電磁波の非線形特性

高功率电子回旋共振加热辐射电磁波的非线性特性

• 发表时间: 2005
• 期刊: (社)プラズマ核融合学会第22回年会予稿集
• 作者: Wataru YAMAZAKI;Kisa MATSUSHIMA;Kazuhiro NAKAHASHI;関根久子;Hisako Sekine;関根(本多)久子;Hisako Sekine;K.Ueno et al.;豊崎秀海 他;K.Mamiya et al.;H.Toyosaki et al.;M.Nakano et al.;福村知昭 他;J.W.Quilty et al.;H.Toyosaki et al.;H.Toyosaki et al.;T.Fukumura et al.;Y.Yamada et al.;H.Toyosaki et al.;Y.Yamada et al.;K.Takahashi;T.Kaneko;K.Takahashi;K.Takahashi;K.Takahashi;K.Takahashi;K.Takahashi;K.Takahashi;K.Takahashi;R.Hatakeyama;高橋和貴;高橋和貴;高橋和貴;高橋和貴;高橋和貴;金子俊郎;K.Takahashi;K.Takahashi;K.Takahashi;K.Takahashi;K.Takahashi;K.Takahashi;K.Takahashi;高橋 和貴;高橋 和貴;金子 俊郎
• 通讯作者: 金子 俊郎