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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。

$\displaystyle {\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。

$\displaystyle {\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}
$

\includegraphics[width=12cm,clip]{nbp.eps}

入射ビームの流束は

$\displaystyle \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

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

となる。 強度比をとると

$\displaystyle \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。



Keiichi Takasugi
平成25年9月18日