In the past decades, observations from magnetically confined fusion experiments have revealed instances of two-plasmon decay instabilities between injected X-mode waves for second harmonic electron cyclotron heating and trapped upper hybrid (UH) waves near half frequency of the injected wave. In this study, we demonstrate that developed models used to assess the two-plasmon decay instability in fusion plasmas are also applicable to general low-temperature laboratory plasmas. We carry out a parameter scan where a reduced analytical model is used to find optimal plasma conditions for the growth rates of the instability for an injected X-mode wave with frequency of . To verify the behaviour of the trapped UH waves and the estimated growth rates, we conduct 1D particle-in-cell simulations in the case of low-temperature plasmas. Lastly, a lower limit to the magnetic field strength is found, where the growth rate of the instability significantly declines.
過去数十年にわたり、磁場閉じ込め核融合実験からの観測により、第二高調波電子サイクロトロン加熱のための入射Xモード波と、入射波の半分の周波数付近にある捕捉された upper hybrid (UH) 波との間の二プラズモン崩壊不安定性の事例が明らかにされてきた。本研究では、核融合プラズマにおける二プラズモン崩壊不安定性を評価するために用いられる開発済みモデルが、一般的な低温実験室プラズマにも適用可能であることを示す。我々は、簡約解析モデルを用いて、周波数 の入射Xモード波に対する不安定性の成長率の最適なプラズマ条件を見つけるパラメータスキャンを実行する。捕捉されたUH波の挙動と推定された成長率を検証するために、低温プラズマの場合について1D粒子インセルシミュレーションを実施する。最後に、磁場強度の下限が見出され、そこでは不安定性の成長率が著しく低下する。