The DC operation of the retarding field analyzer (RFA) was proposed as a method for directly measuring ion temperature fluctuations in the edge plasmas of fusion devices. The method is based on the relation for the RFA current–voltage (I–V) characteristic resulting from a common RFA model of shifted Maxwellian distribution of the analyzed ions and two-point measurements on the exponentially decaying portion of the I–V characteristic with two differently DC-biased RFA electrodes. In this case, the ion temperature is retrieved from the ratio of the corresponding ion currents. For a 3-grid RFA in configuration, where retarding positive potentials are applied to the second grid and the collector, the method remains applicable as long as the ion-induced secondary electron emission (SEE) yield from RFA electrodes is within the range γi < 0.2. At higher values, the presence of SEE distorts the measurements of ion temperature fluctuations due to the uncompensated dependence on the shift potential. This paper discusses the DC RFA operation in an alternative configuration with retarding positive voltages applied to the first and third grids and ion currents measured from the negatively biased second grid and collector. It is shown that the presence of SEE from RFA electrodes in this configuration does not influence the measurements of ion temperature fluctuations. An important point is the application of effective RFA calibration for ion temperature fluctuations measurements using the mean ion temperature and currents ratio values obtained respectively in standard AC ramping and DC modes. Supported experimental results from the small tokamak ISTTOK are also presented.
遅延電場アナライザ（RFA）のDC動作は、核融合装置の周辺プラズマにおけるイオン温度揺動を直接測定する方法として提案された。この方法は、解析対象イオンのシフトしたマクスウェル分布という一般的なRFAモデルから得られるRFA電流–電圧（I–V）特性に関する関係式と、異なるDCバイアスを印加した2つのRFA電極によるI–V特性の指数関数的減衰部分での2点測定に基づいている。この場合、イオン温度は対応するイオン電流の比から得られる。第2グリッドとコレクタに正の減速電位を印加する構成の3グリッドRFAの場合、この方法は、RFA電極からのイオン誘起二次電子放出（SEE）収率がγi < 0.2の範囲内にある限り適用可能である。より高い値では、SEEの存在は、シフト電位に対する補償されていない依存性のために、イオン温度揺動の測定を歪める。本論文では、第1グリッドと第3グリッドに正の減速電圧を印加し、負にバイアスされた第2グリッドとコレクタからイオン電流を測定する代替構成におけるDC RFA動作について論じる。この構成では、RFA電極からのSEEの存在がイオン温度揺動の測定に影響を与えないことが示される。重要な点は、標準的なACランプおよびDCモードでそれぞれ得られる平均イオン温度と電流比の値を用いた、イオン温度揺動測定のための効果的なRFA較正の適用である。小型トカマクISTTOKからの支持する実験結果も提示される。