We review our recent studies on structure formation in pure electron plasmas confined in magneto-electric traps. Two-dimensional dynamics of strongly magnetized plasmas is studied in terms of a two-dimensional vortex composed of high-density clumps and a low-density distribution in the background (BG). By controlling the initial distributions we examine in detail the fundamental processes where the clumps form highly ordered geometrical configurations (vortex crystals). Experimental studies of the formation of three-dimensional density structures have been initiated with a newly built strong-magnetic-field (2.2 T) trap operatable with various potential profiles including a square-well potential (Malmberg trap) and harmonic potential (Mohri trap). In the Mohri trap, Penning-type distributions are observed to form as a result of interaction of string-shaped distributions of electrons. The density distributions observed in the relaxation process are quite different from those observed in a square-well potential most probably due to three-dimensional deformations and merger of the string distributions. The equilibrium distributions generally consist of sets of spheroidal distributions, a core distribution plus halo distributions. Observationally the halo distributions appear to be associated with the amount of excessive angular momentum provided through the injection of off-axial electron strings. Like the BG vorticity distribution in the two-dimensional merger of clumps, the halo may act as the absorber of momentum in the course of the merging process of strings to create the core distribution. In the Penning-like distributions we have also observed the accumulation of negative ions replacing the electrons in time scales much longer than thermal relaxation.
我々は、磁気電気トラップに閉じ込められた純電子プラズマにおける構造形成に関する最近の研究を概説する。強磁化プラズマの二次元ダイナミクスは、高密度の塊と背景（BG）における低密度分布からなる二次元渦の観点から研究される。初期分布を制御することにより、塊が高度に秩序だった幾何学的配置（渦結晶）を形成する基本的な過程を詳細に調べる。三次元密度構造の形成に関する実験的研究は、井戸型ポテンシャル（マルムバーグトラップ）や調和ポテンシャル（モリトラップ）を含む様々なポテンシャル形状で動作可能な新しく建設された強磁場（2.2 T）トラップを用いて開始された。モリトラップにおいて、ペニング型分布は、電子のひも状分布の相互作用の結果として形成されることが観測される。緩和過程で観測される密度分布は、井戸型ポテンシャルで観測されるものとはかなり異なり、おそらく三次元的な変形とひも状分布の合体によるものである。平衡分布は一般に、回転楕円体状分布の集合、すなわちコア分布とハロー分布からなる。観測的には、ハロー分布は、軸外電子ひもの注入によって与えられる過剰な角運動量の量と関連しているように見える。二次元における塊の合体におけるBG渦度分布と同様に、ハローは、コア分布を生成するためのひもの合体過程において運動量の吸収体として働く可能性がある。ペニング様分布において、我々はまた、熱緩和よりもはるかに長い時間スケールで電子を置き換える負イオンの蓄積を観測した。