Density profile information is invaluable to plasma experiments. In particular, the edge and mantle plasma density profile is believed to influence core plasma behaviour of fusion devices such as tokamaks. In low density plasmas, light emission caused by neutral hydrogen gas injection and subsequent excitation can be used to measure the local plasma parameters. A neutral penetration model is required to evaluate plasma density from Hα light emission. This paper verifies that a simple collisionless three-dimensional neutral penetration model can be utilized in low-density, low-temperature plasmas. Since the Hα emission intensity can be linked directly to the local electron density, this model permits the reconstruction of the density profile well beyond the last closed flux surface of the plasma.
密度プロファイル情報はプラズマ実験において非常に貴重である。特に、トカマクなどの核融合装置におけるコアプラズマの挙動には、エッジおよびマントル領域の密度プロファイルが影響を与えると考えられている。低密度プラズマでは、中性水素ガスの入射とそれに続く励起によって生じる発光を用いて、局所的なプラズマパラメータを測定することができる。Hα発光からプラズマ密度を評価するには、中性粒子の侵入モデルが必要である。本論文では、単純な無衝突三次元中性粒子侵入モデルが、低密度・低温プラズマにおいて有効であることを検証する。Hα発光強度が局所電子密度に直接関連付けられることから、このモデルにより、プラズマの最外閉磁気面を超えた領域の密度プロファイルの再構築が可能となる。