Third harmonic electron cyclotron heating has been experimentally studied in Heliotron DR (R = 90 cm, ā ≃ 7 cm) by using a 28 GHz, 200 kW gyrotron. When the line averaged electron density e exceeds a certain critical value, ne,crit ∼ 0.5 × 10l3/cm3, the absorption power increases rapidly and plasmas are substantially heated as long as the third harmonic resonant layer is located within the last closed magnetic surface. On the other hand, heating of the bulk plasma is not effective at lower density, e<ne,crit although strong hard X-rays are emitted, which suggests the generation of high energy electrons. In the high density regime, the central plasma region is heated even when the electron density is much higher than the cut-off value of the O-mode (overdense plasma), almost independent of the location of resonant layers. It is found that overdense plasmas produced by third harmonic heating have basically the same characteristics as plasmas produced by second harmonic heating in Heliotron DR. The absorption of the electron Bernstein wave generated via a mode conversion process is considered to be the heating mechanism of overdense plasmas at the third harmonic resonance.
第三高調波電子サイクロトロン加熱が、ヘリオトロンDR（R = 90 cm、ā ≃ 7 cm）において、28 GHz、200 kWジャイロトロンを用いて実験的に研究された。線平均電子密度が特定の臨界値ne,crit ∼ 0.5 × 10¹³/cm³を超えると、吸収パワーは急速に増加し、第三高調波共鳴層が最外殻磁気面内に位置する限り、プラズマは実質的に加熱される。一方、より低い密度（ne < ne,crit）では、バルクプラズマの加熱は効果的ではないが、強い硬X線が放出され、これは高エネルギー電子の生成を示唆する。高密度領域では、電子密度がOモードのカットオフ値をはるかに超える場合（過密プラズマ）でも、共鳴層の位置にほぼ依存せずに、プラズマ中心領域が加熱される。第三高調波加熱によって生成された過密プラズマは、ヘリオトロンDRにおける第二高調波加熱によって生成されたプラズマと基本的に同じ特性を有することが見出された。第三高調波共鳴における過密プラズマの加熱機構は、モード変換過程を経て生成される電子バーンスタイン波の吸収であると考えられる。