パワ-変調された長パルスレ-ザ-の開発とそのプラズマ計測への応用

1991 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 02452272
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 築島 隆繁 名古屋大学, 工学部, 教授 (20023020)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 佐々木 浩一 名古屋大学, 工学部, 助手 (50235248) ; 永津 雅章 名古屋大学, 工学部, 助教授 (20155948)
• Keywords: 駆動散乱法 / 静電イオンサイクロトロン波 / ポンデロモ-ティブ力 / TEA CO_2レ-ザ- / パワ-変調 / 長パルス / 注入ロック / プラズマ診断

Research Abstract

本研究の目的は、当研究室でかねてより提案している新しい高温プラズマ診断法「駆動散乱法」の原理実証として、パワ-変調されたレ-ザ-ビ-ムを用いて実験室プラズマ中にイオン波領域の静電波動が励起できることを実験的に示すことにある。昨年度に、本波動励起実験で用いる大型のパワ-変調TEA CO_2レ-ザ-の整備を行ったので、本年度はこのレ-ザ-を用いた波動励起実験を中心に研究を行った。また、昨年度整備したレ-ザ-システムに帰還制御ル-プを組み込み、パワ-変調出力が毎回確実に得られるように改良して、実験効率の向上を図った。
対象プラズマには当研究室の小型ミラ-装置で得られる低温プラズマ(電子温度10eV、電子密度10^<12>cm^<ー3>)を用いた。レ-ザ-システムと対象プラズマ発生装置は隣合った二つの実験室に設置されており、両者は4枚のミラ-を用いたビ-ム伝送系により結ばれている。レ-ザ-システムで得られるパワ-変調ビ-ムはプラズマの直前でシリンドリカルレンズにより集光され、シ-ト状に整形されてプラズマに入射される。静電波動の検出には2本のラングミュアプロ-ブを用いた。レ-ザ-ビ-ムの波形およびプロ-ブ信号の測定に、広帯域プリアンプ(411千円)が用いられている。
プラズマ発生装置の磁場強度を変化させて実験を行ったところ、静電イオンサイクロトロン波の分散関係を満たす磁場強度に対して、静電波動が選択的に励起されることをみいだした。また、2本のプロ-ブで波動が検出される時間差から求めた波動の伝搬速度は、静電イオンサイクロトロン波の群速度とほぼ一致した。来年度は励起した波動の波数を直接求めるために、遠赤外レ-ザ-による散乱計測を計画している。

Research Products

• [Publications] K.Sasaki: "Excitation of Plasma Waves by a PowerーModulated TEA CO_2 Laser" Proceedings of 5th International Symposium on LaserーAided Plasma Diagnostics. 122-125 (1991)
• [Publications] K.Sasaki: "A HighーPower PowerーModulated TEA CO_2 Laser System as a Driving Source of Electrostatic Plasma Waves" Review of Scientific Instruments.