レーザー誘起蛍光偏光分光法による磁場閉込めプラズマ周辺電場計測法の開発

2004 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16340183
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 多幾山 憲 広島大学, 大学院・工学研究科, 教授 (40112180)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 難波 慎一 広島大学, 大学院・工学研究科, 助手 (00343294) ; 尾田 年充 広島国際学院大学, 工学部, 教授 (60034550)
• Keywords: レーザー誘起蛍光偏光分光法 / プラズマ電場計測 / シュタルク効果 / ヘリウム準安定原子 / 磁場閉じ込めプラズマ / ペニング放電

Research Abstract

本研究の目的は、プラズマの閉じ込めに関与する径方向電場分布を原子のシュタルク効果により直接計測可能な計測システム開発のために、レーザー誘起蛍光(LIF)偏光分光法の適用限界を電子密度と磁場の影響に焦点を絞り、実験的に明らかにすることである。
本年度は主として本研究に用いる実験装置の製作を行った
1)放電プラズマ装置(ヘルムホルツコイル含む)の設計・製作.
低ガス圧(1〜10mTorr)で高密度プラズマ(n_e:10^<11>〜10^<13>cm^<-3>)が生成できるペニング型放電プラズマ装置を設計し製作した。放電電極は中央にリング状の陽極を、その両端にリング状陰極を配す。この陽極にはリング内に生成したプラズマ中のヘリウム準安定原子を励起するためにレーザービームを導入できる細いスリットを、また、誘起蛍光を磁場に直交した方向(x軸方向)からも観測できるように、小穴を空けてある。1列に整列した電極をステンレス製の真空容器(観測窓付)内に設置する。電極の中心軸方向に磁場を印加できるように、真空容器外径より大きい内径230mmのヘルムホルツコイルを製作した。コイルの中心軸上での磁場強度は最大0.2テスラである。これらプラズマ装置本体(電磁石を含む)は装置架台上に設置された大型Xステージに載っているため、レーザー光学系および観測光学系を固定したままLIFの径方向空間スキャンが可能である。また、放電プラズマ装置の到達真空度は5×10^<-7>Torrであった。
2)LIFの円偏光と直線偏光を同時に観測するために、新たに直線偏光成分同時観測装置を製作した。