ビームプローブによるV×B電場のスタルク効果を用いたプラズマの内部磁場計測

1987 Fiscal Year Final Research Report Summary

• Project/Area Number: 62580006
• Research Category: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: プラズマ理工学
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 伊藤 慶文 大阪大学, 工学部, 助教授 (00127185)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 杉本 敏司 大阪大学, 工学部, 助手 (70187665) ; 加古 雅史 大阪大学, 工学部, 助手 (80093392) ; 大井 正一 大阪大学, 工学部, 助教授 (50029154)
• Project Period (FY): 1987 – 1988
• Keywords: ビームプローブ分光法 / プラズマ内部磁場計測 / 高エネルギー / 高密度水素ビーム源

Research Abstract

ビームプローブ分光法によるプラズマの内部磁場計測では, 入射水素原子ビームの感ずるVbxB電場を利用し, その発光のスタルクパターンを観測するため, 入射水素ビームの密度及びエネルギー(1/2mVb^2)が大きいことが必要とされる. 高エネルギー・高密度のビームを得るため, 本研究では, 大出力パルスイオンビーム源を用いた水素原子ビーム源の設計・製作を行い, 初期的な性能テストを行った.
設計・製作されたビーム源は, Marx Generator(コンデンサー用量C=0.2μFx6台, 最大充電電圧Vc^<Max>=6×40kV)及びPulse Forming Line(特性インピーダンスZa【similar or equal】3Ω(水使用), 長さl【similar or equal】3m)により, ダイオード部でパルス巾〜200nsの高圧パルスを発生させることができる. イオンダイオードは, 得られるビームの指向性及びアノードの寿命等を考慮して, Bθ電場による電子絶縁型とし, アノードは〜5mm感覚に鋼ピン(直径〜1mm^φを埋め込んだアクリル板を用いた. なお, 引き出されたイオンビームの集束場所の制御のためのBθ磁場用コイル, 及び中性化のためのガスセルも製作されていs zシ
ダイオードから引き出されたイオンビーム電流密度JiをBiased Charge Collectorで測定した. 得られた典型的な値は, マルクス充電電圧Vc=150kVの場合, ダイオード部より10〜20cm離れた場所でJi=20〜30A/cm^2, パルス巾〜(200〜400)nsであった. これは〜3×10^<11>cm^<-3>のビーム密度にあたる.
イオンビームのエネルギーは, ガス層を通過後中性化した原子の発光スペクトルのドップラーシフトより求めた. 得られた値はEb【similar or equal】100KeV 以上の実験は, 集束用コイルを用いず行われた. この場合, ダイオード部より50cm離れた場所では, ビーム密度は〜10^<10>cm^<-3>と低下する. 現在, 集束場所のコントロールを行うための実験を行いつつある.