高温超伝導体検出器によるプラズマのECEイメージング

核融合炉心プラズマ研究の最も重要な物理的課題は電磁流体力学的(MHD)不安定性と異常拡散の機構解明である。特に異常拡散は核融合の実用化に直結する大事な課題なのにも関わらず未だ解明されていない。そのためには乱流の微小構造の観測が必要であるがそれすら未開発である。電子サイクロトロン放射(ECE)は強度が電子温度に周波数が磁場に比例することから局所的電子温度の連続測定が可能であるのでその研究の有効な武器となりうる。本研究は乱流の微小構造の観測を目指したECE表面イメージング計測技術の開発である。表面イメージングは全く新しい計測方法であるので全て自ら開発していかなければならない。昨年の実験ではショットキーバリヤダイオードを用いたが感度が全く不十分であった。困難な点は導波管の共鳴現象を使えないことである。そこで本年度は高温超伝導を用いた超高感度のマイクロ波検出器を開発することにした。本補助金の設備備品費で40Kまで冷却可能な冷凍機を、消耗品費で検出器系と真空容器を購入した。検出器は常伝導金属を高温超伝導体でサンドイッチしたSNS型ジョセフソンジャンクションである。これは真空中で薄膜を成長させて作る。これを常伝導金属薄膜のアンテナに取り付ける。ボ-タイアンテナよりゲインと指向性の良いアンテナパターンを工夫した。良い素子はなかなか出来ないが引き続き開発を続けている。

核融合炉心プラズマ研究の最も重要な物理的課題は電磁流体力学的(MHD)不安定性と異常拡散の機構解明である。特に異常拡散は核融合の実用化に直結する大事な課題なのにも関わらず未だ解明されていない。そのためには乱流の微小構造の観測が必要であるがそれすら未開発である。電子サイクロトロン放射(ECE)は強度が電子温度に周波数が磁場に比例することから局所的電子温度の連続測定が可能であるのでその研究の有効な武器となりうる。本研究は乱流の微小構造の観測を目指したECE表面イメージング計測技術の開発である。表面イメージングは全く新しい計測方法であるので全て自ら開発していかなければならない。昨年の実験ではショットキーバリヤダイオードを用いたが感度が全く不十分であった。困難な点は導波管の共鳴現象を使えないことである。そこで本年度は高温超伝導を用いた超高感度のマイクロ波検出器を開発することにした。本補助金の設備備品費で40Kまで冷却可能な冷凍機を、消耗品費で検出器系と真空容器を購入した。検出器は常伝導金属を高温超伝導体でサンドイッチしたSNS型ジョセフソンジャンクションである。これは真空中で薄膜を成長させて作る。これを常伝導金属薄膜のアンテナに取り付ける。ボ-タイアンテナよりゲインと指向性の良いアンテナパターンを工夫した。良い素子はなかなか出来ないが引き続き開発を続けている。