A novel diagnostic, the tunnel probe, is used to investigate the edge plasma of the CASTOR tokamak. Comparison with conventional small, cylindrical Langmuir probes (typical of those usually employed for turbulence measurements in magnetized plasmas) demonstrates the superiority of the tunnel probe. The collectors of the tunnel probe are concave, eliminating in theory all uncertainty of the effective collecting area, and thereby rendering the measurement of parallel ion current density, electron temperature, and floating potential more reliable. Two tunnel probes, mounted back-to-back in a Mach probe arrangement, are used to investigate directional asymmetries of the plasma parameters. The tunnel probes are used as standard Langmuir probes by applying voltage sweeps simultaneously to all their internal conductors. The measured electron temperature is higher on the electron side than on the ion side, and the floating potential is lower. The observed asymmetries, measured at low density and collisionality in CASTOR, could be consistent with a hot tail of non-thermal electrons flowing in the counter-current direction. The ratio of ion saturation currents to the internal conductors of the tunnel probe provides a second independent measurement of electron temperature whose directional asymmetry is less pronounced, in agreement with recent theoretical predictions that tunnel probes should be less sensitive to non-thermal electrons than Langmuir probes in certain conditions.
新規の診断装置であるトンネルプローブを用いて、CASTORトカマクの周辺プラズマを調査した。磁化プラズマ中の乱流測定に通常用いられる標準的な小型円筒ラングミュアプローブとの比較により、トンネルプローブの優位性が実証された。トンネルプローブのコレクタは凹面形状を有しており、理論上、有効収集面積に関する不確実性をすべて排除し、それにより平行イオン電流密度、電子温度、浮遊電位の測定の信頼性が向上する。マッハプローブ配置で背中合わせに取り付けられた2本のトンネルプローブを用いて、プラズマパラメータの方向的不対称性を調査した。トンネルプローブは、内部の全導体に電圧掃引を同時に印加することにより、標準的なラングミュアプローブとして使用される。測定された電子温度はイオン側よりも電子側で高く、浮遊電位は低かった。CASTORにおける低密度・低衝突度条件下で観測された不対称性は、反電流方向に流れる非熱的電子の高温テールと整合的である。トンネルプローブの内部導体へのイオン飽和電流の比は、電子温度の第二の独立した測定手段を提供し、その方向的不対称性はより小さかった。これは、特定の条件下ではトンネルプローブがラングミュアプローブよりも非熱的電子の影響を受けにくいという最近の理論的予測と一致する。