。
1 0 ‑ 3 10 ‑ 2 1 0 ‑ 1 1
同
/ U
p図
3 ‑ 2 6
パラメ ータ 空間 (nb(np， " ( V 2
vp)に お け る 不 安 定 モー ドの境界5 3 ‑
ン パ ー 蛍 近 く で は ビ ー ム が プ ラ ズ マ 中 を 進 行 し て く る 過 程 で 鉱 散 さ れ ビ ー ム 白 密 度 が小さくなり，温度は高くなる.チャンパ‑!'.I近〈では正確なエネルギ一分布を測
定 す る こ と が 困 難 な た め， ピ ム 白 温 度 や 密 度 が 正 確 に 仰 ら れ な か っ た が ， お よ そ
n b / n p ' " ( 5 ‑ 8 ) x 1 0 ‑
3， 11b/U '"( 2 ‑ 5 )
X1 0 ‑
1と 見 制 も る こ と が で き る 従 っ て ， 電子 ビ ー ム 由 密 度 と 細 度 は，プ ラ ズ マ 中 を 進 行 す る 過
1 1
で 凶3‑24
に 示 し た2
つ 白 不 安定 モ ー ド 白 境 界 線 を 横 切 っ て い る 電 子 ビ ー ム を 速 度 空
1 m
で 鉱 散 す る メ カ ニ ズ ム と Lて2つ の 可 能 性 が 考 え ら れ る lつ 白 可 能 性 は ， ビ ー ム 粒 子 と 中 性 粒 子 と の 衝 突 に よ る 速 度 空 間 で 白 拡 散 で あ るL
か し ， 実 験 を 行 勺 た 圧 力 領 域 は( 1 ‑2)
X1 0 ‑
4T o r r
であり，平 均 自 由 行 程 は 約2 mとなる 実 験 領 域 の 大 き さ が 50cmで あ る 申 で 中 性 位 子 と の 衝 突 は 無 視 で き る もう lつ の 可 能 性 は， 電 子 ピ ー ム に よ り 励 起 さ れ た 静 電 波 が に よ る 速 度 空 間 で の 拡 散 で あ る
O ' N e l i
らやC a i r n s
は ， こ の よ う な メ カ ニ ズ ム で 不 安 定 モ ー ド が 変 わ る と い う 仮 定 を お い て 考 え て い る . しか1.‑，本実験にお い て は ビ ー ム 也 ' 度 が 非 常 に 小 さ い た め に 正 確 な エ ネ ル ギ 一 分 布 を 得 る こ と が 困 難 で あ り ， こ の よ う な メ カ ニ ズ ム が 正 Lい か ど う か 白 判 定 は で き な かった3‑6
結 拾ダ ブ ル プ ラ ズ マ 装 置 を 用 い て 靖 子 ビ ー ム ・ プ ラ ズ マ 不 安 定 性 に 閲 す る 実 験を行い，
そ白分散特性白トポロジー白変化を調べ次申結果をi1Jた。
( 1 ) D . P
装 世 に お い て，タ ー ゲ yト プ ラ ズ マ と ド ラ イ パ ー プ ラ ズ マ 白間 に 電圧 を印加することによ勺て，電子ビーム・プラズマ系を実現1.‑
t . ，
‑54
(2) 電 子 ビ ー ム が タ ー ゲ γ トプラズマに入射されると，不 安 定 雄 動 が 励 起 さ れ た . セ パ ー レ ー シ ョ ン グ リ ッ ド 近 〈 で は ， ピ ムモー ド町分散特性 Reω:::::kuを満 た す 披 動 が 励 起 さ れ る が ， チ ャ ン パー盟 近 く で は ビ ー ム ーラングミ a ア モ ー ド
の 分 散 特 性 Reω ωP.を 満 た す 波 動 が 励 起 さ れ る
( 3 )
タ ー ゲ y ト プ ラ ズ マ 中 に 入 射 さ れ た 電 子 ピ ー ム は，骨l
め は 熱 的 広 が り が 小 さ い の で ビ ー ム モ ー ド 白 肢 が 励 起 さ れ る が，電 子 ビ ー ム の 速 度 分 布 は プ ラ ズ マ 中 を 進 行 す る う ち に 速 度 空 間 で の 拡 散 に よ っ て 広 が り ， 装 置 中 央 申 位 置 で ビ ー ム モ ー ド に か わ 勺 て ピ ー ム ・ラ ン グ ミ ュ ア モ ー ド 申 披 が 励 起 さ れ る‑ 5 5 ‑
第
4 .
不 安 定 披 動 の サ プ ハ ー モ ニ タ ス の 観 測4 ‑ 1 r f . 1
畠結 宮 で も 述 べ た よ う に，カオ ス に い た る 道 筋 四 ! っ と
L
て岡町l
倍 加 現 県 が 知 ら れ ている 1，13‑46) 周即l
倍 加 現 象 で は 制 御 バ ラ メ ー タ ー が 存 在 し ， そ の 制 御 バ ラ メ ー タ ー を 変 化 さ せ る と 甚 本 被 白 周 披 数 白1 / 2
，1 / ' 1
，..1 / 2 "
四 周 披 数 白 披 が 次 第 に 励 起 さ れ ， 最 終 的 に カ オ ス 状 態 に な る 従 っ て，サ プ ハ ー モ ニ タ ス が 観 測 さ れ る よ う な 場 合 に は ， 周 期 倍1 1 1
現 象 が 起 こ う て い る 可 能 性 が あ る と 考 え ら れ る . 厳 近 実 験 室 プ ラ ズ マ で も 周 期 倍 加 現 象 に よ る カ オ ス にl
期 し て い く つ か の 報 告 が さ れ て い る 2‑8)Boswell2)は 電 子 ビ ー ム プ ラ ズ マ 系 で イ オ ン プ ラ ズ マ 周 披 散 にl閉するサプハーモニク
ス を 観 測 し ， 周 期 倍 加 に よ る カ オ ス と の 関 連 を
m
緬 Lた Lか L， こ れ ら 白 プ ラ ズ マ 中 白 カ オ ス 現 卑 白 報 告 は，イオ ンプラズマ周波数よりも低い領域で白現象であり，電極近傍白 ν ースなど白プラズマ白視界が樋裂な役割を~たしている プ ラ ズ マ 中 を 伝 揮 す る 披 動 に 関 す る カ オ ス 現 象 は ま だ 観 測 さ れ て い な い
第 31;1で示したように，コールド電子ピ ム が プ ラ ズ マ に 入 射 さ れ る と ビ ー ム モ ー ド が 不 安 定 と な り ， 電 子 プ ラ ズ マ 周 波 数
! p o
近 傍 の 披 が 励 起 さ れ る 電 子 プ ラ ズ マ 周波数回サプハーモニクスはT<awabeら30，31)によって小型ガラス般電管において最 初 観 測 さ れ た LかLな が ら ， 周 波 数 ス ペ ク ト ル 白 み が 示 さ れ た だ け で，サ プ ハ モ ニ ク ス 申 モ ー ド 由 同 定 や，励 起 機 構 に つ い て は 全 く 制べ ら れ な か っ た本 軍 で は， 晴子 プ ラ ズ マ 周 波 数 近 傍 白 波 動 自 サ プ ハ ー モ エ ク ス を 励 起 L，カオス
5 6
と 白 関 連 性 を 調 べ た そ
L
て ， サ プ ハーモ ニ タ ス の 励 起 機 情 を，周期l
倍 加 現 象E
ぴ パラメトリック陣1雄 両 面 か ら 詳Lく 考 察 Lた4‑2
実 験 談 白 及 び 測 定 方 法実 験 は 図
3‑ 1
に示したD . P
装 躍 で 行 っ た 圧力( 1 ‑ . 2 ) x 1 0 ‑
4T o r r
で ア ル ゴ ン ガ ス を 克 明 た . ま ず ビ ー ム モ ー ド 白 不 安 定 波 動 を 励 起L
な け れ ば な ら な い が，第3
で 述 べ た よ う な 不 安 定 彼 動 白 変 化 が 起 こ って は な り な い そこで，電 子 ピ ー ム が 空 間 を 進 行 す る
1
聞 に 速 度 空 間 上 で 拡 散L
て ， パ ラ メ ー タ ー 空 間1
白2
つ 白 不 安 定 モド 申 境 界 線 を 横 切 ら な い よ う な パ ラ メ タ ー 領 域 を 選 ん で 実 験 Lた . 典 型 的 な プ ラ ズ マ パ ラ メ ー タ は ， 電 子 温 度 Te:::::) eV . 11 ::::::: 0.1 eV • flp ::::::: 5 x 107 cm‑3で あ っ た . ま た ， 電 子 ピ ム 白 典 型 的 な パ ラ メ ー タ ー は ， エ ネ ル ギ ー が
5 0
eVでプラ ズ マ 密 度 に 対 す る 密 度 比 が 0.001で あ っ た波動白il{r
1
定 は 平 仮 プ ロ ー プ に よ っ て 行 っ た 第 31;1と同じように，直流成分を遮 断 Lてフロ ー テ ィ ン グ ポ テ ン シ ャル白 変 化 白 み を 制 定 す る た め に ， 平 仮 プ ロ ー プ 白 表 面 を セ ラ iyクで覆った プロープ で 得 ら れ た 信 号 は 周 波 数 分 析 器 ま た は 高 速 デ ジ タ ル オ ゾ ロ ス コ ー プ を 用 い て 分 析 Lた . ま た ， デ ジ タ ル オ γ ロ ス コ ー プ で 測 定L た デ ー タ は コ ン ピ ュ タ ー に 取 り 込 み 解 析Lた.4‑3
サ プ ハ ー モ ニ タ ス の 励 起 実 験電 子 ビ ー ム に よ り 励 起 さ れ た 被 動 の 典 型 的 な 周 波 紋 ス ペ ク ト ラ ム を 図
4‑ 1
に示‑57‑
3
( 凶
︼
C
コ
e 2 ト
o
UJ