A theoretical investigation of ion cyclotron absorption of fast magnetosonic waves (FMSWs) in tokamaks and stellarators is presented. An expression is obtained for the left hand polarized component of the resonant current density, allowing for the inhomogeneity of the magnetic field and plasma density, and for the influence of Coulomb collisions on the phase of particle motion along the magnetic field lines. This expression is obtained by assuming a small Larmor radius and neglecting the contribution of trapped particles. Its main feature is the non-local behaviour of the left hand polarized component of the electric field. An exact solution to the integral equation defining this field is obtained. The expressions obtained may be used in numerical calculations of FMSW excitation, propagation and absorption in toroidal confinement devices. Particular attention is given to the fundamental and multiple harmonic resonances for majority ions, and the fundamental resonances for minority ions. For these cases, expressions are derived for the power absorbed by the plasma. Also, the conditions are determined under which collisions detune the influence of a particle's repeated transit through the resonance zone.
トカマクおよびステラレーターにおける高速磁気音波のイオンサイクロトロン吸収の理論的考察を示す。高速磁気音波の共鳴電流密度の左手偏極成分に対する式が得られ、磁場およびプラズマ密度の不均一性、ならびに磁力線に沿った粒子運動の位相に対するクーロン衝突の影響を考慮している。この式は、小さいラーマー半径を仮定し、捕捉粒子の寄与を無視することによって導出される。その主な特徴は、電場の左手偏極成分の非局所的挙動である。この電場を定義する積分方程式の厳密解が得られる。得られた式は、トロイダル閉じ込め装置における高速磁気音波の励起、伝播、および吸収の数値計算に使用できる。特に、主要イオン種に対する基本高調波および多重高調波共鳴、ならびに少数イオン種に対する基本高調波共鳴に注目する。これらの場合について、プラズマによる吸収電力の式を導出する。さらに、共鳴領域を通る粒子の繰り返し通過の影響を衝突が脱共鳴させる条件を決定する。