静的ECEトモグラフィーの研究

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09680495
• Research Institution: Natonal Institute for Fusion Science
• Principal Investigator: 長山 好夫 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助教授 (10126138)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 田中 謙治 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助手 (50260047) ; 森下 一男 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 教授 (60109353) ; 松浦 裕之 テラテック, 第一研究部, 室長 ; 三浦 明 テラテック, 第一研究部, 室長 ; 間瀬 淳 筑波大学, 物理工学系, 助教授 (00023325)
• Keywords: ショットキーバリヤダイオード / ECE / マイクロ波 / 画像計測 / トモグラフィー / ボータイアンテナ / プラズマ / MMIC

Research Abstract

核融合炉心プラズマ研究の物理的課題は、電磁流体力学的(MHD)不安定性と拡散の機構解明である。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、これらの研究の有効な武器となりうる。特に高温高密度の核融合プラズマでは圧力駆動型MHD不安定性が重要となるが、これはバルーニングモードで典型的に示されるようにしばしば局在化する。カメラのような平面的ECE画像計測あるいは周波数分解をした深さ方向のECE断面像計測が可能になれば、このような局在的MHD不安定性の研究に大変役にたつ。そのためにはTVカメラのような平面的ECE検出器が必要となる。そこで本研究では単一ECE検出器の出力をスペクトル分解するラジオメータを開発し、LHDプラズマ測定に応用した。次に、もっとも困難な平面的ECE検出器の基礎研究に取り組んだ。結局、LSI製造技術を応用してGaAsウェハー上にボータイアンテナ、ショットキーバリャダイオード、MMICを組み込んだマイクロ波用平面型ヘテロダインミキサを開発した。これを用いてバックライト方式参照波とECEをヘテログイン混合し、中間周波数を1GHzごとにフィルタで周波数分解して検波した。これをCHSトーラスプラズマ装置に取り付け実験をしたところ、ECE信号の検出に成功した。

Research Products

• [Publications] H.Matsuura,et al.: "Fully monolithic millimetre-wave mixer and IF amplifier with bow-tie antenna on GaAs substrate" Electronics Letters. 33. 1800-1801 (1997)
• [Publications] Y.Nagayama,et al.: "Electron cyclotron emission diagnostics on the large helical device" Review of Scientific Instruments. 70. 1021-1024 (1999)
• [Publications] N.Oyama,et al.: "Development of millimeter-wave two dimensional imaging array" Review of Scientific Instruments. 70. 1003-1006 (1999)