In a magnetic mirror plasma experiment, the plasma containment time is often limited by the charge exchange of energetic plasma ions with thermal gas. The low-energy ions that result from the charge exchange are not trapped by the magnetic field, but emerge through the mirrors and follow the field lines with an energy of the order of the plasma potential. Mass identification of these ions helps in locating and eliminating the source of the charge-exchange gas. To perform this identification, a modified quadrupole mass spectrometer is operated in the fringe magnetic field of the Baseball II plasma experiment. From the resulting spectra an estimate is made of the density of each component of the thermal gas. For various experimental conditions of Baseball II, component density estimates and time-resolved mass analyses are given. The mass spectrometer and its operation are also described.
磁気ミラー型プラズマ実験において、プラズマ閉じ込め時間は、高エネルギーイオンと熱的ガスとの電荷交換反応によって制限されることが多い。電荷交換によって生じた低エネルギーイオンは磁場に捕捉されず、ミラー端から漏れ出し、プラズマ電位のオーダーのエネルギーを持って磁力線に沿って放出される。これらのイオンの質量同定は、電荷交換ガスの発生源を特定し、それを除去する上で有用である。この同定を行うため、改良型四重極質量分析計をBaseball II実験装置の漏れ磁場領域で動作させた。得られたスペクトルから、熱的ガスの各成分の密度を見積もった。Baseball IIの様々な実験条件における成分密度と時間分解質量分析の結果を示す。また、質量分析計とその動作方法についても述べる。