ダイバータ域での粒子挙動の解明のためのレーザー計測法の開発

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08458111
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 村岡 克紀 九州大学, 大学院・総合理工学研究科, 教授 (80038546)
• 研究分担者: BOWDEN Mark 九州大学, 大学院・総合理工学研究科, 助手 (10260720) ; 梶原 寿了 九州大学, 大学院・総合理工学研究科, 助教授 (00185779) ; 内野 喜一郎 九州大学, 大学院・総合理工学研究科, 助教授 (10160285) ; 岡田 龍雄 九州大学, 大学院・システム情報科学研究科, 教授 (90127994)
• キーワード: ダイバータプラズマ / レーザー計測法 / トムソン散乱 / 二光子レーザー蛍光法 / 水素原子 / レーリー散乱 / ラマン散乱 / 粒子挙動

研究概要

ダイバータ域での電離フロント位置や放射強度分布などの巨視的視的挙動と電子温度、密度、水素原子密度、不純物密度などのプラズマ量の空間分布との相関を明らかにすることが必要である。本研究では、レーザー計測法を駆使してダイバータ域のプラズマ量の挙動を明らかにする研究を遂行してきた。具体的には、トムソン散乱、二光子レーザー蛍光法、レーリーおよびラマン散乱法の適用領域と限界を明らかにする研究を進め、以下の成果を得た。
(1)トムソン散乱について
既存のレーザー装置およびプラズマ装置を用いての計測限界を明らかにする研究を進めた結果、電子密度の検出下限を長時間データ蓄積により1×10^<16>m^<-3>という値まで下げることができるとの見通しを得た。
また、ダイバータ域のLlDARについて考察を進めてパルス圧縮による1Jレーザーの作成に見通しを得るとともに、JETとの共同研究による実験を行い初期的データを得た。
(2)二光子レーザー蛍光法について
ダイバータ域の水素原子を二光子励起で検出する方法について実験を進め、特にドップラープロファイルから水素原子の温度を求める方法について見通しを得た。
(3)レーリーおよびラマン散乱法について
レーリー、およびラマン散乱をプラズマ中の空間分布を求める方法として初めて適用に成功した。その結果、前者により10^<19>m^<-3>の検出に成功した。また、後者では信号検出に成功し現在解析を進めている。

研究成果

• [文献書誌] K.Miyazaki,T.Kajiwara,K.Uchino,K.Muraoka,T.Okada and M.Maeda: "Detection of hydrogen atoms in silane plasmas using laser-induced fluorescence by Lyman-alpha two-photon and simultaneous Balmer-alpha excitations" Journal of Vacuum Science & Technlogy A. Vol.15 No.1. 149-153 (1997)
• [文献書誌] W.Cronrath,M.D.Bowden,K.Uchino,K.Muraoka,H.Muta and M.Yoshida: "Spatial distributions of electrontemperature and density in electron cyclotron resonance discharges" Journal of Applied Physics. Vol.81 No.5. 2105-2113 (1997)
• [文献書誌] Y.Hirakawa,T.Okada,M.Maeda and K.Muraoka: "Coherent extreme-ultraviolet generation at 64 nm by efficient frequency tripling an ArF laser" Journal of Optical Society of America. Vol.14 No.5. 1029-1034 (1997)
• [文献書誌] T.Sakada,T.Miyao,K.Uchino and K.Muraoka: "Studies of a Magnetic Neutral Loop Discharge Based on Laser Diagnostics of Electron Behavior and Atomic Processes" Japanese Journal of Applied Physics. Vol.36 No.11. 6981-6985 (1997)