消えゆくプラズマの空間構造と電子エネルギー分布の歪みとの関わり

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本研究は分光計測と静電プローブ計測を駆使する事で、消えゆくプラズマ(再結合/非接触プラズマ)の空間構造と電子エネルギー分布との関わりを明らかにするものである。本研究を遂行するために必要となる要素は(1)再結合/非接触プラズマの生成、(2)再結合/非接触プラズマ診断手法の確立、(3)磁力線に沿った再結合/非接触プラズマの空間分布計測の3つに大別する事ができる。このうち(1)と(2)については研究代表者のこれまでの研究によって完了しているため、今年度は主に(3)の項目に取り組んだ。本研究は東北大学のDT-ALPHA装置で行うが、DT-ALPHAの再結合プラズマ生成領域近傍には中性粒子のコンダクタンスを制限するためにオリフィスが3組設置されている(再結合領域の上流側に2組、再結合領域と後述する下流エンドプレートとの間に1組)。また、装置下流端のエンドプレートの中心部にはイオンビーム計測を目的としたファラデーカップが設置されている。生成した再結合プラズマの沿磁力線分布を計測するためには1組のオリフィスを通過し、再結合領域周辺および再結合領域下流側の計測が可能な静電プローブを新規に設計・製作する必要がある。本年度は静電プローブおよびその周辺機器の設計を行った。静電プローブとしてはシングルプローブに比べて耐ノイズ性が優れるダブルプローブを採用する事とした。さらに、オリフィスを貫通するための幾何的な形状として直線型を採用する事とした。直線型よりもプラズマへの擾乱の少ないL字型も検討したが、プローブを通過させるための空隙をオリフィスに設ける必要がある事や、プローブとオリフィスとの衝突を防止する対策が必要となる事から、直線型を優先させる方針とした。加えて、検討した直線型プローブを挿入するために最適な構造のエンドプレートとフランジの設計も行った。