When analysing data from fast ion measurements it is normally assumed that the gyro-phase distribution of the ions is isotropic within the field of view of the measuring instrument. This assumption is not valid if the Larmor radii of the fast ions are comparable to—or larger than—the gradient scale length in the spatial distribution of the ions, and if this scale length is comparable to—or smaller than—the width of the field of view of the measuring instrument. In this paper the effect of such an anisotropy is demonstrated by analysing neutron emission spectrometry data from a JET experiment with deuterium neutral beams together with radiofrequency heating at the third harmonic of the deuterium cyclotron frequency. In the experiment, the neutron time-of-flight spectrometer TOFOR was used to measure the neutrons from the d(d,n)3He-reaction. Comparison of the experimental data with Monte Carlo calculations shows that the finite Larmor radii of the fast ions need to be included in the modelling to get a good description of the data. Similar effects are likely to be important for other fast ion diagnostics, such as γ-ray spectroscopy and neutral particle analysis, as well.
高速イオン測定からのデータを解析する際には、通常、測定器の視野内においてイオンのジャイロ位相分布は等方的であると仮定される。この仮定は、高速イオンのラーマー半径がイオンの空間分布における勾配スケール長と同程度かそれ以上であり、かつ、このスケール長が測定器の視野幅と同程度かそれ以下である場合には成立しない。本論文では、ジュール炉（JET）実験において、重水素中性粒子ビーム入射と重水素サイクロトロン周波数の第3高調波における高周波加熱を併用した際の中性子放出スペクトル測定データを解析することにより、このような異方性の影響を実証する。実験では、中性子飛行時間型分光器TOFORを用いて、d(d,n)³He反応から生じる中性子を測定した。実験データとモンテカルロ計算との比較により、データを精度よく再現するためには、高速イオンの有限ラーマー半径効果をモデル化に含める必要があることが示された。同様の効果は、γ線分光法や中性粒子分析など、他の高速イオン診断法においても重要である可能性が高い。