プラズマ中多価イオンの偏光分光

• Project/Area Number: 07218207
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 藤本 孝 京都大学, 工学研究科, 教授 (90026203)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 前川 孝 京都大学, 理学部, 助教授 (20127137)
• Project Period (FY): 1995
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1995)
• Budget Amount: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000); Fiscal Year 1995: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000)
• Keywords: トカマク / 不純物イオン / 偏光 / アラインメント / 電子速度分布

Research Abstract

WT-3トカマク(主半径65cm,小半径20cm)ジュール加熱放電で(トロイダル磁場強度1.4T,プラズマ電流60ka,持続時間30ms)でプラズマが生成され、それに続いて低域混成波電流駆動によりプラズマが維持され、さらに50msから電子サイクロトロン共鳴加熱が付加された。プラズマからの発光が観測窓、5枚の鏡からなる光学系を通して可視・紫外分光器の入口スリットに導かれた。スリット直後に方解石坂(厚さ5mm)が置かれ、その復屈折性によりプラズマのトロイダル方向への偏光(π光)は異常光線となって、σ光に対してその光線が0.6mmだけ平行移動した。その結果1本の発光線の両偏光成分が多チャンネル検出器上異なった位置に同時に観測された。不純物酸素、炭素イオンからの発光線をこの方法で偏光観測した。ジュール加熱放電ではどの発光線も偏光していないと仮定すれば、低域混成波電流駆動直後に本来偏光しない発光線を除くほとんどすべての発光線に偏光が観測された。例えば、ベリリウム様酸素λ278.101nm(2s3s^3S_1-2s3p^3P_2)は約12%偏光し、時間の経過とともにその偏光度が減少した。
各励起準位にそのポピュレーションに加えて空間的異方性を表すアラインメントを割り当て、それぞれに対するレート方程式を構成した。これをアラインメント衝突輻射モデル(ACR)と呼ぶ。電子衝突による磁気副準位間の励起断面積をポピュレーション、アラインメントの間の遷移断面積に翻訳した。電子速度分布関数として等方的マクスウェル分布に中心がずれたマクスウェル分布が重なったものを仮定し、それをルジャンドル展開した。その展開係数とうえの断面積からそれぞれのレート係数を求めACRを解いた。その結果300eVの主分布にトロイダル方向に1x10^7m/sだけずれた電子が20%存在する分布が実験結果をよく説明した。