We report mode structure measurements of coherent ion cyclotron emission (ICE) and sub-cyclotron modes on DIII-D. Through a dedicated experiment, we aimed to characterize a variety of modes via the upgraded ICE diagnostic in both L- and H-mode plasmas. In the L-mode plasmas, autopower spectrum peaks at harmonics of the ion cyclotron frequency fci were observed and are localized in the core of the plasma. Sub-cyclotron modes (f ∼ 0.5fci) were also observed in L-mode plasmas when the toroidal magnetic field strength was lowered from BT = 2.17 T. In H-mode plasmas, many ICE harmonics localized to the plasma edge were observed, with some exceeding the nominal ICE diagnostic bandwidth of f ∈ [0, 100] MHz. Polarization estimates made using an orthogonal pair of vertical and horizontal magnetic pickup loops on the outer wall of the machine indicate that ICE and sub-cyclotron modes have compressional polarization at the plasma edge, the latter being consistent with simulation efforts for comparable DIII-D plasmas. For all modes, the same harmonics are observed on both the centerpost and outer wall loops, indicating that ICE is poloidally extended. Finally, toroidal mode numbers were calculated using three outer wall loops for both core ICE and sub-cyclotron modes in L-mode plasmas. The sub-cyclotron case served as a benchmark for our calculation method, with measured numbers of n ∈ [−24, −18] roughly agreeing with heuristic estimates of n ∈ [−20, −13]. Core ICE mode numbers were measured to be n ∈ [−10, 5], which is comparable to measurements made on other machines.
我々は、DIII-Dにおけるコヒーレントなイオンサイクロトロン放射（ICE）およびサブサイクロトロンモードのモード構造測定について報告する。専用実験を通じて、LモードおよびHモードプラズマの両方において、改良されたICE診断装置を用いて多様なモードの特性評価を目指した。Lモードプラズマでは、イオンサイクロトロン周波数fciの高調波におけるオートパワースペクトルのピークが観測され、これらはプラズマコアに局在していることが確認された。サブサイクロトロンモード（f ∼ 0.5fci）も、トロイダル磁場強度をBT = 2.17 Tから低下させた際にLモードプラズマで観測された。Hモードプラズマでは、多くのICE高調波がプラズマエッジに局在して観測され、その一部は公称ICE診断帯域幅f ∈ [0, 100] MHzを超えていた。装置外壁の垂直および水平磁気ループ対を用いた偏波推定により、ICEおよびサブサイクロトロンモードはプラズマエッジにおいて圧縮性偏波を有することが示され、後者はDIII-Dの同等プラズマに対するシミュレーション結果と一致した。すべてのモードにおいて、センターストおよび外壁ループで同じ高調波が観測され、ICEがポロイダル方向に広がっていることを示している。最後に、LモードプラズマにおけるコアICEおよびサブサイクロトロンモードの両方について、3つの外壁ループを用いてトロイダルモード数を計算した。サブサイクロトロンケースは我々の計算法のベンチマークとして機能し、測定値n ∈ [−24, −18]はヒューリスティックな推定値n ∈ [−20, −13]とおおよそ一致した。コアICEのモード数はn ∈ [−10, 5]と測定され、これは他の装置での測定結果に匹敵するものである。