トーラス磁場を用いた高密度ヘリコン波プラズマの生成に関する研究

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13680563
• Research Institution: Kanazawa Institute of Technology
• Principal Investigator: 森本 茂行 金沢工業大学, 工学部, 教授 (20026248)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 佐野 史通 京都大学, エネルギー理工学研究所, 教授 (70115856) ; 岡田 浩之 京都大学, エネルギー理工学研究所, 助手 (50169116)
• Keywords: 高周波加熱プラズマ / ヘリコン波プラズマ / トーラス磁場 / ヘリカル磁場 / ヘリオトロン / トロイダルプラズマ / 高密度プラズマ / アルゴンプラズマ

Research Abstract

今年度は、プラズマの大口径化を目指して、アンテナを75[mm]×150[mm]のレーストラック型から、120[mm]×180[mm]の楕円形型に改造した。このアンテナをヘリオトロンDR装置の真空容器内に装着し、高周波発振器から、周波数8[MHz]、入射パワー≦10[kW]の高周波電力を供給し、アルゴンプラズマを生成した。また、プラズマのトーラス方向の一様性を調べるために、アンテナ近傍(アンテナから約0.4[m])と、トーラス反対側(アンテナから約2.6[m])の2箇所に静電プローブを設置した。実験は、ガス圧、2×10^<-5>〜6×10^<-3>[torr]、磁場強度、100〜1500[G]の範囲で行った。磁場強度が300[G]の場合、ガス圧が2×10^<-5>[torr]以下ではプラズマは生成されないが、それ以上では、トーラス方向にほぼ一様なプラズマが生成された。しかしながら、このときのプラズマの電子密度は低く、10^<16>[m^<-3>]台である。更にガス圧を上げてゆくと、3×10^<-3>[torr]付近でアンテナ近傍の電子密度が約一桁ジャンプし、10^<17>[m^<-3>]台になり、放電モードに変化が起こったことを示している。ただし、このときのトーラス反対側での電子密度は低いままであり、プラズマはトーラス方向に非一様であることを示している。磁場強度を強くした場合、この密度ジャンプ現象はより高いガス圧で発生する。このような実験を種々の磁場強度で行い、動作ガス圧、磁場強度面の両パラメータ領域において、プラズマの生成状況がどのように変化するかを明らかにした。なお、以上の研究成果は平成14年7月にシドニーで行われたThe 11^<th> International Congress on Plasma Physics、および11月に福井で行われた日本物理学会北陸支部講演会で報告された。

Research Products

• [Publications] S.Morimoto: "Production of Helicon Wave Plasmas in Heliotron Magnetic Field"Proceedings of the 11^<th> International Congress on Plasma Physics.
• [Publications] S.Morimoto: "Characteristics of the Toroidal RF Plasmas in Heliotron DR"Proceedings of the 26^<th> International Conference on Phenomena in Ionized Gases. (発売予定).