消えゆくプラズマの空間構造と電子エネルギー分布の歪みとの関わり

消失等离子体的空间结构与电子能量分布畸变的关系

基本信息

批准号：
22K18699
负责人：
高橋宏幸
金额：
$ 4.08万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-06-30 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は分光計測と静電プローブ計測を駆使する事で、消えゆくプラズマ(再結合/非接触プラズマ)の空間構造と電子エネルギー分布との関わりを明らかにするものである。本研究を遂行するために必要となる要素は(1)再結合/非接触プラズマの生成、(2)再結合/非接触プラズマ診断手法の確立、(3)磁力線に沿った再結合/非接触プラズマの空間分布計測の3つに大別する事ができる。このうち(1)と(2)については研究代表者のこれまでの研究によって完了しているため、今年度は主に(3)の項目に取り組んだ。本研究は東北大学のDT-ALPHA装置で行うが、DT-ALPHAの再結合プラズマ生成領域近傍には中性粒子のコンダクタンスを制限するためにオリフィスが3組設置されている(再結合領域の上流側に2組、再結合領域と後述する下流エンドプレートとの間に1組)。また、装置下流端のエンドプレートの中心部にはイオンビーム計測を目的としたファラデーカップが設置されている。生成した再結合プラズマの沿磁力線分布を計測するためには1組のオリフィスを通過し、再結合領域周辺および再結合領域下流側の計測が可能な静電プローブを新規に設計・製作する必要がある。本年度は静電プローブおよびその周辺機器の設計を行った。静電プローブとしてはシングルプローブに比べて耐ノイズ性が優れるダブルプローブを採用する事とした。さらに、オリフィスを貫通するための幾何的な形状として直線型を採用する事とした。直線型よりもプラズマへの擾乱の少ないL字型も検討したが、プローブを通過させるための空隙をオリフィスに設ける必要がある事や、プローブとオリフィスとの衝突を防止する対策が必要となる事から、直線型を優先させる方針とした。加えて、検討した直線型プローブを挿入するために最適な構造のエンドプレートとフランジの設計も行った。

本研究旨在充分利用光谱测量和静电探针测量来阐明消失等离子体（复合/非接触等离子体）的空间结构与电子能量分布之间的关系。进行这项研究所需的要素是（1）复合/非接触等离子体的产生，（2）建立复合/非接触等离子体诊断方法，以及（3）沿着磁场线的复合/非接触。大致可分为三种类型：等离子体空间分布测量。其中第（1）、（2）项是课题组负责人前期研究完成的，所以今年我们主要进行第（3）项的工作。这项研究将使用东北大学的DT-ALPHA装置进行，并在DT-ALPHA的复合等离子体产生区域附近安装三组孔口，以限制中性粒子的电导（复合区域的上游）2。侧面有 1 对，重连区域和下游端板之间有 1 对，这将在下面描述）。此外，在装置下游端的端板中央安装有用于离子束测量的法拉第杯。为了测量所产生的复合等离子体的磁场线分布，需要设计和制造一种新的静电探针，其可以穿过一组孔口并测量复合区域周围和复合区域下游的面积。。今年，我们设计了静电探针及其外围设备。对于静电探针，我们决定使用双探针，它比单探针具有更好的抗噪声能力。此外，我们决定采用线性形状作为穿透孔口的几何形状。我们考虑了L形类型，它比直型类型对等离子体的干扰较小，但它需要在孔口中留有间隙供探针通过，并采取措施防止探针与孔口之间的碰撞，因此，我们采用了L形类型。决定优先考虑线性类型。此外，我们还设计了具有最佳结构的端板和法兰，用于插入所研究的线性探头。

项目成果

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专利数量（0）

Impact of selective ion transmission on measurement by retarding field analyzer

DOI：
10.1063/5.0144798
发表时间：
2023-05
期刊：
Physics of Plasmas
影响因子：
2.2
作者：
H. Takahashi;T. Seino;R. Nishimura;K. Yoshimura;A. Kanno;T. Hara;Y. Takahashi;S. Kagaya;A. Matsuyama;Y. Hayashi;K. Tobita
通讯作者：
H. Takahashi;T. Seino;R. Nishimura;K. Yoshimura;A. Kanno;T. Hara;Y. Takahashi;S. Kagaya;A. Matsuyama;Y. Hayashi;K. Tobita

DT-ALPHAにおける水素分子振動・回転温度の中性粒子圧力依存性

DT-ALPHA 中氢分子振动和旋转温度的中性粒子压力依赖性