超短パルス反射計によるプラズマ診断法の開発

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09780425
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 服部 邦彦 東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (90261578)
• Keywords: プラズマ診断 / 超短パルス / 反射計 / 密度分布

Research Abstract

高温高密度プラズマ内部の密度分布や密度揺動等を非接触で測定する方法として電磁波を用いた計測法がある。特に、最近のパルス技術の発達や高速掃引型広帯域発振器の出現により反射計を用いたプラズマ診断が行われるようになった。本研究では、短パルスをプラズマ中に入射し、入射波と反射波の飛行時間差からプラズマのカットオフ層の位置を測定する方法を用いる。パルス幅の逆数に相当する周波数をフーリエ成分として持っているため、1ショットで多周波数の反射波を観測することができる。この方法は次期大型核融合実験装置での応用が期待され、その実験的、論理的検証が急がれている。そこで本研究の目的は、超短パルス反射計を用いてプラズマ診断の実験的および理論解析との検証を行うことである。
本年度は、超短パルス反射計を整備し金属反射板を用いたシミュレーション実験を行った。パルス発生器(パルス幅22ps)は、周波数成分としてDC〜45GHzに相当する。これを広帯域の電磁ホーンアンテナを通して送信し、プラズマからの反射波を再び電磁ホーンアンテナで受信し、バンドパスフィルター(中心周波数6, 10, 14, 18, 24GHz)を用いて周波数の識別を行い検波し反射波の遅延時間を測定した。まず、プラズマに入射する前に金属板を使って反射波の測定を行った。その結果、計算値と測定値は良く一致した。また、プラズマ測定に関しては周辺計測器の整備を行い東北大学HITOP装置の真空容器内に13チャンネルの静電プローブアレイを設置してプラズマ半径方向密度分布の時間変化を測定できるようにした。さらに従来から研究を進めている掃引型広帯域発振器を用いた反射計測法によるプラズマ密度分布の時間変化の実験的検討も行った。今後は、超短パルス反射計でのプラズマ密度分布測定を行い他の計測器との比較を行う。

Research Products

• [Publications] 服部邦彦: "高密度電磁流体実験装置(HITOP)のMPDプラズマ測定" 第9回「電磁力関連のダイナミックス」シンポジウム講演論文集. 653-656 (1997)
• [Publications] M. Inutake: "Flow Characterics in the HITOP (High-density Tohoku Plasma) Device for MHD Studies" IPELS′97 (International Workshop on Plasma Experiments in Laboratory and Space). 75 (1997)