A detailed study of ion cyclotron interactions in a toroidal plasma has been carried out in order to elucidate the role of toroidal effects on ion cyclotron emission. It is well known that non-relaxed distribution functions can give rise to excitation of magnetosonic waves by ion cyclotron interactions when the distribution function increases with respect to the perpendicular velocity. We have extended and clarified the conditions under which even collisionally relaxed distribution function can destabilize magnetosonic eigenmodes. In a toroidal plasma, cyclotron interactions at the plasma boundary with ions having barely co-current passing orbits and marginally trapped orbits can cause destabilisation by the strong inversion of the distribution function along the characteristics of cyclotron interaction by neo-classical effects. The unstable interactions can further be enhanced by tangential interactions, which can also prevent the interactions from reaching the stable part of the characteristics, where they interact with trapped orbits. Conditions on the localization of the magnetosonic eigenmodes for unstable excitation are analysed by studying the anti-Hermitian part of the susceptibility tensor of thermonuclear alpha-particles. The pattern of positive and negative regions of the anti-Hermitian part of the susceptibility tensor of thermonuclear alpha-particles is, in general, consistent with the excitation of edge localized magnetosonic eigenmodes, even though the eigenmodes are usually not localized in the major radius and for distribution functions that have relaxed to steady state.
トロイダルプラズマにおけるイオンサイクロトロン相互作用の詳細な研究を、イオンサイクロトロン放出に対するトロイダル効果の役割を解明するために実施した。非緩和分布関数が垂直速度に関して増加する場合、イオンサイクロトロン相互作用による磁気音波の励起が生じ得ることはよく知られている。我々は、衝突緩和された分布関数でさえも磁気音波固有モードを不安定化させ得る条件を拡張し、明確化した。トロイダルプラズマにおいては、プラズマ境界における、かろうじて共方向通過軌道および限界的捕捉軌道を有するイオンとのサイクロトロン相互作用が、新古典効果によるサイクロトロン相互作用の特性曲線に沿った分布関数の強い反転によって不安定化を引き起こし得る。不安定な相互作用は、接線方向の相互作用によってさらに増強され得るが、これは相互作用が安定な特性曲線の部分、すなわち捕捉軌道と相互作用する領域に到達するのを防ぐこともできる。不安定励起のための磁気音波固有モードの局在条件を、熱核アルファ粒子の感受率テンソルの反エルミート部分を研究することによって解析した。熱核アルファ粒子の感受率テンソルの反エルミート部分の正領域と負領域のパターンは、固有モードが通常は主半径方向に局在しておらず、分布関数が定常状態に緩和している場合であっても、一般に端部局在磁気音波固有モードの励起と整合的である。