電子サイクロトロン波を用いた高密度プラズマの発生とその生成機構

电子回旋波产生高密度等离子体及其产生机制

基本信息

批准号：
03680016
负责人：
田中雅慶
金额：
$ 0.77万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
财政年份：
1991
资助国家：
日本
起止时间：
1991 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は,プラズマ中の電磁モ-ドである電子サイクロトロン波を励起し,臨界密度(W=Wpe)以上のプラズマを生成する事,さらにその発生機構を明らかにする事を目的とする。これまでの実験で電子密度3×10^<13>cm^<-3>(臨界密度の約400倍)のプラズマ生成に成功している。電子サイクロトロン波は,磁場に平行に伝播する右回り円偏波モ-ドで,電子のジャイロン波(右回り)と強く相互作用する。従って,他の波動モ-ドに比べて,きわめて吸収効率が高いのが特徴である。本研究では,このモ-ドの励起をいかに制御するかという点に目標を置いた。そのために(1)マイクロ波入射系の改良及びマイクロ波偏波の制御(2)ガス供給系の改良を行った。(1)はマイクロ波偏波の選択性を向上させる事によって電子サイクロトロン波の励起効率を上げるためのものである。さらに石英窓の改良も行い,偏波の選択性を向上させた。(2)は壁からのガス供給を従来の1点供給方式から二重管構造の採用による均一供給方式に変えるためのものである。これにより,高密度においても均一なプラズマが生成されるようになった。この改良は将来の大口径化のために必要な改良でもある。以上により波動励起に対して良好な選択性が得られ,均一な高密度プラズマ生成に関する重要なデ-タ-が得られた。また左回り偏波入射時にも電子サイクロトロン波が励起されるパラメ-タ-領域があり,左回り波動から右回り波動へとモ-ド変換が起きている事が実験的に明らかになった。モ-ド変換はプラズマ中の波動過程の中でも基本的に重要なものである。この点については今後より詳細に実験を行っていく。

本研究的目的是通过激发电子回旋波（等离子体中的电磁模式）来产生密度高于临界密度（W=Wpe）的等离子体，并阐明其产生机制。在之前的实验中，我们已经成功地产生了电子密度为3×10^<13>cm^<-3>（约为临界密度的400倍）的等离子体。电子回旋波是右旋圆极化波，平行于磁场传播并与电子陀螺波（右旋）强烈相互作用。因此，与其他波模相比，它具有极高的吸收效率的特点。在本研究中，我们重点研究如何控制该模式的激励。为此，我们（1）改进了微波输入系统并控制微波偏振，（2）改进了供气系统。 (1)旨在通过提高微波极化的选择性来提高电子回旋波的激发效率。此外，还对石英窗进行了改进，以提高偏振选择性。 (2)是将墙壁供气由传统的一点供气系统改为采用双管结构的均匀供气系统。其结果是，即使在高密度下也能够产生均匀的等离子体。对于未来更大的直径来说，这种改进也是必要的。如上所述，获得了波激发的良好选择性，并获得了有关均匀高密度等离子体产生的重要数据。另外，实验表明，即使入射逆时针偏振波，也存在电子回旋波被激励的参数区域，发生从逆时针波到顺时针波的模式转换。模式转换是等离子体中一个基本重要的波过程。未来我们会针对这一点进行更详细的实验。