中性粒子ビームプローブ

中性粒子ビームは磁場中でも軌道を曲げられずに直進する。 この測定ではLiビームが用いられる。 Liイオンソースには加熱するだけでLiイオンを取り出すことのできる$\beta$ -ユークリプタイトが用いられる。 LiイオンはLiやCsなどの蒸気中を通過させることにより、荷電交換反応によって中性粒子ビームになる。

$${\rm Li}^+ + {\rm Li} \longrightarrow {\rm Li} + {\rm Li}^+$$

プラズマ中を通過する際に電子との衝突によって励起を受け、光を放出する。

$${\rm e} + {\rm Li} \longrightarrow {\rm Li}^* + {\rm e} \begin{p... ...){\vector(0,-1){10}} \put(-35,-28){Li + $h\nu$} \end{picture} \vspace*{1cm}$$

入射ビームの流束は

$$\Gamma_p = n_bv_b$$

であり、プラズマを通過する際に電子衝突によって励起を受ける。 励起速度係数を $\left<\sigma v\right>_{exc}$ 、サンプル長を$\ell_s$ とすると放出光の流束は

$$\Gamma_s = n_bn_e\left<\sigma v\right>_{exc}\ell_s$$

となる。 強度比をとると

$$\frac {\Gamma_s}{\Gamma_p} = \frac {n_e\left<\sigma v\right>_{exc}\ell_s}{v_b}$$

これは電子温度にあまり依存しないため、電子密度の測定に用いられる。