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プラズマ中の構造形成とそれに伴う大規模な流れ場発生を調べる為、プラズマ流速を簡便に調べる方法を開発した。従来、プラズマ流速を調べる方法として、方向性プローブが用いられてきたが、磁場に対して平行方向だけに議論が限定されていた。磁場に垂直方向の流れも正確に測定するため、磁場中の方向性プローブの一般論を展開し、実験を行ってその検証を行った。方向性プローブに対する磁場の効果は流れの効果と異なる対称性を有しており、その違いを利用して、きわめて一般的な形で磁場の影響を取り除くことができる。これにより、非対称性のあるプローブのイオン電流の差は、プラズマ流速に比例するという結論を得た。さらに、得られた結果を実験によって確認した。また、一般論が成立する限界も実験的に確認した。その結果、プローブの半径がイオンラーマ-半径に等しいかそれ以下になる場合は、イオン流速に関する正しい結果が得られないことが明らかになった。しかし、この場合でも磁場の影響は正しく取り除かれているため、この限界は磁場の影響よりもプローブの径がプラズマに対して相対的に大きくなることによる擾乱が原因であると結論した。今回開発した方向性プローブを用いて、プラズマ中に形成される種々の大規模構造を観測した。いずれの構造もプラズマの回転が構造形成の主因となっており、流れ場の計測がとりわけ重要になっている。我々の開発した方向性プローブと3次元駆動機構を併用して、構造生成のメカニズムの解明が進んでいる。さらに、構造に付随した流れの発生についても、これまでの予測に反して、径方向に大きな流れが存在することなどが新たに見つかった。この結果は、プラズマの径方向輸送について、揺動による異常輸送という従来の考え方に変更を迫るものである。
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