This paper is motivated by the recent measurement of large (>100 V) plasma potentials in Alcator C-Mod during ion cyclotron range of frequency (ICRF) heating. The plasma potential is measured on field lines that intersect a limiter but do not pass near a powered ICRF antenna. The measured potential correlates with the local ICRF fast wave electric field and is a prime candidate to cause increased Mo sputtering from the limiter surface. In this paper, it is shown that a theory of 'far-field' radio-frequency (rf) sheaths can qualitatively explain this experimental observation. The theory describes rf-sheath formation when unabsorbed fast ICRF waves are incident on a conducting boundary far from the antenna. It is shown that the rf-sheath drive is sensitive to the angle between the surface normal and the equilibrium magnetic field. The main conclusion of this work is that the rapid tangential variation in the B field-limiter geometry near the tip of the limiter promotes the formation of large sheath potentials of the same order as the measured ones.
本論文は、イオンサイクロトロン周波数帯（ICRF）加熱中にAlcator C-Modにおいて測定された大きな（>100 V）プラズマ電位に動機づけられたものである。プラズマ電位は、リミッターと交差するが、電力供給中のICRFアンテナの近傍を通らない磁力線上で測定される。測定された電位は、局所的なICRF高速波の電界と相関し、リミッター表面からのMoスパッタリング増加の主要な候補原因である。本論文では、「遠方場」高周波（rf）シースの理論がこの実験的観測を定性的に説明できることを示す。この理論は、未吸収のICRF波がアンテナから遠く離れた導体境界に入射する際のrfシース形成を記述する。rfシースの駆動は、表面法線と平衡磁場の間の角度に敏感であることが示される。本研究の主な結論は、リミッター先端付近の幾何形状におけるB場の急激な変化が、測定値と同程度の大きさの大きなシース電位の形成を促進するというものである。