AbstractThe present work is motivated by the importance of r.f. sheaths in determining the antenna-plasma interaction and the sensitivity of the sheaths to the complicated three-dimensional structure of modern ion cyclotron range of frequency (ICRF) antennas. To analyze r.f. sheaths on the plasma facing regions of the launcher, we first calculate the contact points of the tokamak magnetic field lines on the surface of the antenna Faraday screen and nearby limiters for realistic three-dimensional magnetic flux surface and antenna geometries. Next, the r.f. voltage that can drive sheaths at the contact points is determined and used to assess the resulting sheath power dissipation, r.f.-driven sputtering, and r.f.-induced convective cells (which produce edge profile modification). The calculations are embodied in a computer code, ansat (Antenna Sheath Analysis Tool), and sample ansat runs are shown to highlight the physics and geometry-dependent characteristics of the r.f. sheaths and their relationship to the antenna design. One use of ansat is therefore as a design tool, to assess the strengths and weaknesses of a given design with respect to critical voltage handling and edge plasma interaction issues. Additionally, examples are presented where ansat has been useful in the analysis and interpretation of ICRF experiments
本論文の動機は、イオンサイクロトロン周波数帯（ICRF）アンテナの複雑な三次元構造に対するシースの感度と、アンテナ-プラズマ相互作用の決定における高周波（r.f.）シースの重要性にある。ランチャーのプラズマ接触領域におけるr.f.シースを解析するため、まず現実的な三次元磁気面形状およびアンテナ形状に対して、トカマク磁力線とアンテナのファラデーシールド表面および近傍リミッターとの接触点を計算する。次に、接触点においてシースを駆動し得るr.f.電圧を決定し、これを用いてシースによる電力散逸、r.f.駆動スパッタリング、およびr.f.誘起対流セル（エッジプロファイルの変調を生じる）を評価する。これらの計算は計算機コードansat（Antenna Sheath Analysis Tool）に実装され、ansatの実行例を示して、r.f.シースの物理的・幾何学的特性とアンテナ設計との関連を明らかにする。したがってansatは、臨界的な電圧処理およびエッジプラズマ相互作用に関する問題に対して、所与の設計の長所と短所を評価する設計ツールとしての役割を有する。さらに、ICRF実験の解析および解釈においてansatが有用であった事例を示す。