The detachment processes of the hydrogen (H) and deuterium (D) plasmas are comparatively investigated in the linear plasma device NAGDIS-II. The laser Thomson scattering measurements demonstrate that the recombination rate of the H plasma is greater than that of the D plasma as the neutral pressure increases in the molecular activated recombination (MAR) dominant detachment phase. As the recombination process by MAR is strongly dependent on the vibrational and rotationally excited states of the molecule, the rovibrational quantum state populations of the H and D molecules are measured using the Fulcher-α band spectroscopy. The results indicate that the vibrational temperature in the electronic ground state is considerably higher than the rotational temperature during detachment. The reaction rate coefficients for MARs due to charge exchange chains (CX-MAR) and dissociative attachment chains (DA-MAR) are calculated by the collision-radiation model under the measured temperature conditions. It can be observed that the CX-MAR is larger than the DA-MAR for both H and D, and that the CX-MAR of H is larger than the CX-MAR of D at electron temperatures Te above 1 eV. In consideration of the experimentally observed vibrational and rotational excitation temperatures, the reaction rate coefficients of CX-MAR and DA-MAR are increasing in the low Te region. These calculations are in accordance with the experimental results, which indicate that recombination processes due to MAR are more predominant in the H plasma compared to the D plasma. Furthermore, a transition from MAR to electron–ion recombination processes is observed in the D plasma at Te below 0.5 eV.
水素（H）および重水素（D）プラズマのデタッチメント過程は、線形プラズマ装置NAGDIS-IIにおいて比較調査された。レーザートムソン散乱測定により、分子活性化再結合（MAR）が支配的なデタッチメント相において、中性粒子圧力の増加に伴いHプラズマの再結合率がDプラズマのそれよりも大きいことが実証された。MARによる再結合過程は分子の振動および回転励起状態に強く依存するため、HおよびD分子の振動回転量子状態分布がフルチャーα帯分光法を用いて測定された。その結果、デタッチメント中において電子基底状態の振動温度が回転温度よりもかなり高いことが示された。電荷交換連鎖（CX-MAR）および解離性付着連鎖（DA-MAR）によるMARの反応速度係数は、測定された温度条件下で衝突放射モデルにより計算された。CX-MARはHおよびDの両方においてDA-MARよりも大きく、電子温度Teが1 eV以上ではHのCX-MARがDのCX-MARよりも大きいことが観測された。実験的に観測された振動および回転励起温度を考慮すると、CX-MARおよびDA-MARの反応速度係数は低Te領域で増加する。これらの計算は、MARによる再結合過程がDプラズマと比較してHプラズマにおいてより優勢であることを示す実験結果と一致する。さらに、Teが0.5 eV未満のDプラズマにおいて、MARから電子-イオン再結合過程への遷移が観測された。