Radiation trapping of the He I UV resonance transition (λ = 53.7 nm) has been experimentally confirmed in weakly ionized (ionization degree of ∼1–10%)helium plasmas in the PISCES-A linear divertor plasma simulator by using visible line emission with the same upper state as the UV transition. To study the effect of UV opacity on visible line ratios, the radiation trapping of UV resonance transitions was included in a He I collisional–radiative code with the optical escape factor method. The modified code is used to derive electron density ne and temperature Te with the standard He I line intensity ratios, 667.8 nm/728.1 nm and 728.1 nm/706.5 nm. The predicted values of ne and Te are compared with Langmuir probe measurements. Best agreement (within ±30%) is obtained when including radiation trapping and the correct (measured) neutral temperature and using the vacuum chamber radius (as opposed to the smaller plasma radius) for the characteristic length of the system. Neglecting radiation trapping entirely is found to give errors as large as 10 × (3 ×) in the predicted values of ne (Te).
He I UV共鳴遷移(λ = 53.7 nm)の放射捕獲が、PISCES-A線状ダイバータプラズマ模擬装置における弱電離(電離度~1–10%)ヘリウムプラズマ中で、同じ上部準位を持つ可視発光を用いて実験的に確認された。可視発光線比に対するUV不透明度の影響を調べるため、He I衝突放射コードに光学脱出係数法による放射捕獲を組み込んだ。修正されたコードを用いて、標準的なHe I発光線強度比(667.8 nm/728.1 nmおよび728.1 nm/706.5 nm)から電子密度neと電子温度Teを導出した。予測されたneとTeの値は、ラングミュアプローブ測定値と比較された。最良の一致(誤差±30%以内)は、放射捕獲と実測の中性粒子温度を考慮し、かつ特性長としてプラズマ半径(より小さい値)ではなく真空容器半径を用いた場合に得られた。放射捕獲を完全に無視した場合、ne(Te)の予測値に最大10倍(3倍)の誤差が生じることが明らかになった。