Fluctuation reflectometry of azimuthally symmetric plasmas

マイクロ波反射計による円筒対称プラズマの揺動測定

Bruskin, L. G.; 間瀬 淳*; 大山 直幸; 三浦 幸俊

Bruskin, L. G.; Mase, Atsushi*; Oyama, Naoyuki; Miura, Yukitoshi

反射計による密度揺動測定を考察するために、軸対称な密度分布を用いた、時間的に変動する二次元 full-wave方程式を解析的に扱い、マイクロ波散乱の電場を解くことに成功した。解析的モデルの結果から、プラズマ回転速度測定に用いられているドップラー反射計についての考察がなされ、ドップラーシフト測定の精度が、カットオフ層の曲率及び密度揺動のスペクトルに強く依存していることが見い出された。また、密度揺動レベルを定量的に評価する場合、密度揺動のスペクトルが前もって見積もられているときは、揺動指数と呼ばれる反射波信号のパワーに関係したパラメータで揺動強度を定量付けることが有効であると提案された。

The results of analytical solution of time-dependent 2D full-wave equation are presented here for the case of fluctuation reflectometry. We consider a family of plasma density profiles with cylindrical symmetry, which allow for an integration of the microwave scattering equation. Based on the results of analytical modeling, Doppler reflectometry as a method of plasma velocity measurements is investigated. It is shown that the accuracy of Doppler shift measurements is sensitive to the spectral content of the broadband turbulence, as well as to the curvature of the plasma cut-off layer. Addressing the problem of fluctuation amplitude measurements, it is suggested that a power-related parameter of the microwave signal, called fluctuation index, is suitable to quantify the plasma turbulence level provided that the fluctuation spectrum is a priori estimated.