Coupling to ion Bernstein waves near the first harmonic of the ion cyclotron resonance with coil antennas is investigated by using a plane layered model of a tokamak plasma. The boundary conditions in vacuum are solved analytically for arbitrary orientation of the antenna and Faraday screen conductors, in terms of the surface impedance matrix of the plasma for plane waves. The latter is evaluated by solving the wave equations in the plasma by taking into account finite Larmor radius and finite electron inertia effects, cyclotron and harmonic damping by the ions, and Landau and collisional damping by the electrons. – Applications to the Alcator C tokamak give reasonable agreement between the calculated and measured radiation resistance when the first ion cyclotron harmonic is just behind the antenna; outside this range, the calculated resistance is lower than the experimental one. In general, the coupling efficiency is found to be very sensitive to the edge plasma density, good coupling requiring a low density plasma layer in the vicinity of the Faraday screen. Coupling also improves with increasing ion temperature in the scrape-off layer and is appreciably better for antennas with antisymmetric than with symmetric current distribution in the toroidal direction.
イオン・サイクロトロン共鳴の第1高調波付近におけるイオン・バーンスタイン波とコイルアンテナとの結合を、トカマクプラズマの平面層状モデルを用いて調査する。境界条件は、平面波に対するプラズマの表面インピーダンス行列の観点から、アンテナおよびファラデーシールド導体の任意の配向に対して解析的に解かれる。後者は、有限ラーモア半径および有限電子慣性効果、イオンによるサイクロトロンおよび高調波減衰、ならびに電子によるランダウおよび衝突減衰を考慮して波動方程式を解くことにより評価される。– アルカトルCへの適用により、第1イオン・サイクロトロン高調波がアンテナの直後にある場合、計算された放射抵抗と測定値との間に合理的な一致が得られる。この範囲外では、計算された抵抗は実験値よりも低くなる。一般に、結合効率は端部プラズマ密度に非常に敏感であり、良好な結合にはファラデーシールド近傍の低密度プラズマ層が必要である。また、結合はスクレイプオフ層のイオン温度の上昇とともに改善され、トロイダル方向の電流分布が対称な場合よりも反対称な場合の方が著しく良好である。