2002 Fiscal Year Annual Research Report
テスラ級強磁化プラズマ中における左旋円偏波の電子サイクロトロン共鳴減衰
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14780377
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
金子 俊郎 東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (30312599)
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| Keywords | 左旋円偏波 / 電子サイクロトロン共鳴減衰 / 偏波方向反転 / 境界条件 / 強磁化プラズマ / 超電導マグネット |
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| Research Abstract |
(1)伝導冷凍型超電導マグネット(最大磁場強度4T,開口44cm,長さ25cm)の内側に直線型真空容器(直径20cm,長さ160cm)を設置し,装置の一方の端で熱陰極型直流放電プラズマ発生源を用いてアルゴンプラズマ流(電子温度1〜2eV,プラズマ密度10^9〜10^<12>cm^<-3>)を生成し,真空容器内に導入した.この時,超電導マグネットにより発生する磁場は,装置中心で最大値を示し装置両端に離れるに従い単調に減少する不均一磁場配位を有している.
(2)磁場強度が最大である装置中央にマイクロ波入射用のアンテナを設置し,そこからプラズマ中にマイクロ波信号発振器により発生させたマイクロ波(周波数60及び6GHz,出力150mW)を入射した.
(3)軸方向に可動の微小アンテナを用いて,プラズマ中を伝搬するマイクロ波を干渉法により観測した結果,左旋円偏波を励起した場合においても,マイクロ波が強磁場領域から弱磁場領域に向かって伝搬し,電子サイクロトロン共鳴点(磁場強度〜2及び0.2テスラ)近傍において共鳴吸収され,マイクロ波電場強度が急激に減少することが明らかになった.
(4)この時,ある特定の磁場強度の位置で左旋円偏波から右旋円偏波への偏波方向反転が起こっていることを実験的に観測することに成功し,この偏波方向反転によって左旋円偏波が共鳴点近傍で減衰することを実証することができた.
(5)さらに,得られた波形を空間的フーリエ変換することにより波長を算出し,分散関係を求めた結果,偏波方向反転の前後で,磁力線に対して異なった角度を持って伝搬する左旋及び右旋円偏波の分散関係にそれぞれ一致することが分かった.このことから,上述の偏波方向反転が斜め伝搬に伴うプラズマと真空領域の境界上での屈折によって生じている可能性が明らかになった.
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[Publications] T.Kaneko: "Plasma Confining Potential Self-Consistently Formed by Local Electron Cyclotron Resonance in a Well-Shaped Magnetic Field"Physics of Plasmas. 9・4. 1271-1276 (2002)
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[Publications] K.Takahashi: "Polarization Reversal of Circularly Polarized Wave Related to Electron Cyclotron Damping"Fusion Science and Technology. 43・1T(印刷中). (2003)
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[Publications] T.Kaneko: "Generation and Control of Field-Aligned Flow Velocity Shear in a Fully Ionized Collisionless Plasma"Review of Scientific Instruments. 73・12. 4218-4222 (2002)
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[Publications] T.Murakami: "Mass Spectrometry in Weakly Ionized Plasmas Using a Gifford-McMahon Cryocooled Superconducting Magnet"Journal of Applied Physics. 92・11. 6423-6427 (2002)
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[Publications] T.Kaneko: "Combined Effects of Radial Density Gradient and Flow Shears on the Low-Frequency Instabilities in Magnetized Plasmas"Bulletin of the 44th Annual Meeting of American Physical Society-the Division of Plasma Physics. 47・9. 336-336 (2002)
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[Publications] 高橋 和貴: "偏波方向反転に伴う左旋円偏波の電子サイクロトロン減衰"プラズマ・核融合学会 第19回年会予稿集. 27aC34P. 134-134 (2002)
