We have developed a spectrometer specialized for simultaneous observation of helium emission lines from n = 3 to n = 2 levels, where n is the principal quantum number. The spectrometer is optimized for the light input coupled by 10 optical fibers having 0.4 mm core diameter. The spectral resolutions are 0.016–0.026 nm for the 23P–33D (587.6 nm), 21P–31D (667.8 nm) and 23P–33S (706.5 nm) transition lines for an entrance slit width of 35 µm. The polarization resolved spectra of a Large Helical Device (LHD) plasma are measured with the spectrometer. From the analysis of the spectra with a least-square fit assuming the emission locations to be localized in two positions, inner and outer periphery regions, we deduce the emission locations and intensities of these lines. The deduced results are compared with a one-dimensional penetration model of helium atoms based on collisional–radiative calculation. The systematic dependence of the emission locations and intensities on the transition lines reflects the spatial distribution of the electron density and temperature in the periphery region where neutral helium atoms penetrate from the edge.
我々は、主量子数n = 3からn = 2への遷移によるヘリウム発光線を同時観測するために特化した分光器を開発した。本分光器は、コア径0.4 mmの10本の光ファイバーによる光入力に対して最適化されている。分光分解能は、入射スリット幅35 µmに対して、23P–33D（587.6 nm）、21P–31D（667.8 nm）、23P–33S（706.5 nm）の各遷移線において0.016–0.026 nmである。大型ヘリカル装置（LHD）プラズマの偏光分解スペクトルを本分光器で測定した。発光位置が内側および外側周辺部の2箇所に局在していると仮定した最小二乗フィットによるスペクトル解析から、これらの輝線の発光位置と強度を導出した。導出された結果は、衝突・放射モデルに基づくヘリウム原子の一次元浸透モデルと比較された。遷移線ごとの発光位置と強度の系統的な依存性は、周辺部において中性ヘリウム原子が端から浸透する領域の電子密度および電子温度の空間分布を反映している。