Measurements of the turbulent density wavenumber spectrum, , using the Doppler Back-Scattering (DBS) diagnostic are reported from DIII-D H-mode plasmas with electron cyclotron heating as the only auxiliary heating method. These electron-heated plasmas have low collisionality, , , and zero injected torque—a regime expected to be relevant for future fusion devices. We probe density fluctuations in the core (ρ ≈ 0.7) over a broad wavenumber range, cm−1 (), to characterize plasma instabilities and compare with theoretical predictions. We present a novel synthetic DBS diagnostic to relate the back-scattered power spectrum, —which is directly measured by DBS—to the underlying electron density fluctuation spectrum, . The synthetic DBS spectrum is calculated by combining the SCOTTY beam-tracing code with a model predicted either analytically or numerically. In this work we use the quasi-linear code Trapped Gyro-Landau Fluid (TGLF) to approximate the spectrum. We find that TGLF, using the experimental profiles, is capable of closely reproducing the DBS measurements. Both the DBS measurements and the TGLF-DBS synthetic diagnostic show a wavenumber spectrum with variable decay. The measurements show weak decay (k−0.6) for k < 3.5 cm−1, with k−2.6 at intermediate-k ( cm−1), and rapid decay (k−9.4) for k > 8.5 cm−1. Scans of physics parameters using TGLF suggest that the normalized scale-length, , is an important factor for distinguishing microturbulence regimes in these plasmas. A combination of DBS observations and TGLF simulations indicate that fluctuations remain peaked at ITG-scales (low k) while -driven TEM/ETG-type modes (intermediate/high k) are marginally sub-dominant.
ドップラーバック散乱（DBS）ダイアグノスティックを用いた乱流密度波数スペクトル、 、の測定が、電子サイクロトロン加熱を唯一の補助加熱方法とするDIII-D Hモードプラズマから報告される。これらの電子加熱プラズマは、低衝突性、, 、, およびゼロ注入トルクを有し、将来の核融合装置に関連すると予想される領域である。我々は、コア（ρ≈0.7）における密度揺動を、広い波数範囲、 cm−1（）にわたって調べ、プラズマ不安定性を特徴付け、理論的予測と比較する。我々は、DBSによって直接測定される後方散乱パワースペクトル、 、を、基礎となる電子密度揺動スペクトル、 、に関連付けるための、新しい合成DBSダイアグノスティックを提示する。合成DBS スペクトルは、SCOTTYビームトレーシングコードと、解析的または数値的に予測されたモデル を組み合わせて計算される。本研究では、準線形コードTrapped Gyro-Landau Fluid（TGLF）を用いて スペクトルを近似する。実験プロファイルを用いたTGLFが、DBS測定を密に再現できることを我々は見いだす。DBS測定とTGLF-DBS合成ダイアグノスティックの両方が、可変減衰を持つ波数スペクトルを示す。測定は、k<3.5 cm−1で弱い減衰（k−0.6）、中間k（ cm−1）でk−2.6、k>8.5 cm−1で急速な減衰（k−9.4）を示す。TGLFを用いた物理パラメータのスキャンは、規格化された スケール長、 、がこれらのプラズマにおける微視的乱流領域を識別するための重要な因子であることを示唆する。DBS観測とTGLFシミュレーションの組み合わせは、揺動がITGスケール（低k）でピークに留まる一方で、 駆動のTEM/ETG型モード（中間/高k）がわずかに亜支配的であることを示す。