The stability of a plasma produced due to the interaction of a high-frequency, circularly polarized microwave (MW) field with a dilute neutral gas is investigated in the presence of an axial external magnetic field. Here the investigation is extended for excited electromagnetic waves, which propagate parallel to the external magnetic field, in the short and long wavelength limits. It is shown that the unstable Weibel mode grows under the competition of MW and external magnetic fields. However, increasing the MW field amplitude increases the Weibel instability growth rate, and the instability disappears with a sufficiently strong magnetic field. It has already been revealed that the Weibel mode oscillates very slowly on time (ℜ(ω) ≪ ωpe) in a magnetized plasma, in contrast to the case of a non-magnetized plasma where that mode does not oscillate. The numerical calculations indicate that a different unstable mode is generated during the plasma production. This unstable mode is resonant (ℜ(ω) > ℑ(ωmax), where ℑ(ωmax) denotes the maximum imaginary part of the mode frequency), oscillates very fast (ℜ(ω) > ωpe) and has a large increment compared with the Weibel mode. Furthermore, a low-frequency Alfvén mode spectrum analysis predicts that the Alfvén mode velocity increases slightly for such and anisotropic plasma. The analytical and numerical results are in good agreement for a weakly magnetized plasma in the long wavelength limit.
高周波の円偏光マイクロ波(MW)場と希薄な中性ガスとの相互作用によって生成されるプラズマの安定性が、軸方向の外部磁場の存在下で調査される。ここでは、外部磁場に平行に伝播する励起電磁波について、短波長極限および長波長極限において調査を拡張する。MW場と外部磁場の競合の下で、不安定なワイベルモードが成長することが示される。しかしながら、MW場の振幅を増大させるとワイベル不安定性の成長率は増加し、十分に強い磁場によって不安定性は消滅する。磁化プラズマにおいてワイベルモードは時間的に非常にゆっくりと振動する(ℜ(ω) ≪ ωpe)ことが既に明らかにされており、これは当該モードが振動しない非磁化プラズマの場合とは対照的である。数値計算により、プラズマ生成中に異なる不安定モードが発生することが示される。この不安定モードは共鳴的であり(ℜ(ω) > ℑ(ωmax)、ここでℑ(ωmax)はモード周波数の最大虚部を表す)、非常に速く振動し(ℜ(ω) > ωpe)、ワイベルモードと比較して大きな増幅率を有する。さらに、低周波のアルフヴェンモードスペクトル解析により、このような異方性プラズマにおいてアルフヴェンモードの速度がわずかに増加することが予測される。長波長極限における弱磁化プラズマについて、解析的結果と数値的結果は良好な一致を示す。