The production of a highly ionized deuterium plasma at initial gas pressures of 0.5 to 2 mTorr has been investigated in a compact toroidal geometry (major radius of the torus vessel 20 cm, minor radius 10 cm). The gas, pre-ionized by a capacitively coupled RF-discharge, is further ionized (pre-heated) by toroidal and poloidal plasma currents which are induced by the discharge of a condenser bank (7.5 kJ maximum energy) into a helical coil system wound around the torus. At the end of the ionization phase, the current in the coil is crowbarred. Radial plasma density profiles are measured by using a movable 4-mm microwave probe. The plasma current, its energy, and the toroidal and poloidal magnetic field distributions are deduced from magnetic measurements, and the electron temperature from the Dβ-line-to-continuum-light-intensity ratio.At the low initial gas pressures studied here, the plasma formation occurs when the toroidal electric field amplitude on the torus axis lies below a critical value (< 6 V/cm·mTorr). Using a programmed auxiliary perpendicular magnetic field, a plasma which is both highly ionized and well detached from the walls of the torus is obtained. Plasma equilibrium can be maintained during the time of observation (up to ≈ 40 μs after crowbar). Electron densities greater than 6 × 1013 cm−3 (cutoff density for 4-mm waves), a degree of ionization higher than 60%, and electron temperatures of 5 eV are reached starting from a pressure of 1 mTorr D2. The toroidal plasma current and the toroidal magnetic field are, respectively, 7 kA and 0.45 kG at the time of crowbar. The measured density and magnetic field profiles indicate that the magnetic axis lies significantly off the axis of the torus vessel.
0.5〜2 mTorrの初期ガス圧における高電離重水素プラズマの生成について、コンパクトなトロイダル配位（トーラス容器の主半径20 cm、副半径10 cm）で調査した。容量結合型RF放電により予備電離されたガスは、トーラスに巻かれたヘリカルコイル系へのコンデンサバンク（最大エネルギー7.5 kJ）の放電によって誘起されるトロイダルおよびポロイダルプラズマ電流により、さらに電離（予備加熱）される。電離段階の終了時に、コイル電流はクラウバーされる。半径方向のプラズマ密度分布は、可動式4 mmマイクロ波プローブを用いて測定される。プラズマ電流、そのエネルギー、ならびにトロイダルおよびポロイダル磁場分布は磁気測定から求められ、電子温度はDβ線と連続光の強度比から求められる。調査した低初期ガス圧において、プラズマ生成はトーラス軸上のトロイダル電場振幅が臨界値（< 6 V/cm·mTorr）を下回る場合に生じる。プログラムされた垂直補助磁場を用いることにより、高電離かつトーラス壁から十分に離隔したプラズマが得られる。プラズマ平衡は観測時間（クラウバー後約40 μsまで）の間維持できる。1 mTorrのD₂初期圧から出発して、電子密度は6 × 10¹³ cm⁻³（4 mm波の遮断密度）を超え、電離度は60%以上、電子温度は5 eVに達する。クラウバー時点でのトロイダルプラズマ電流は7 kA、トロイダル磁場は0.45 kGである。測定された密度および磁場分布は、磁気軸がトーラス容器の軸から有意にずれていることを示している。