A simple magnetized plasma torus is modeled by using a 'top-hat' density variation. The benefit of this simplification is an exactly solvable model, allowing for a few additions, such as an externally maintained parabolic steady state potential variation imposed on the plasma. The combined effects of the resulting plasma rotation and the plasma polarization due to magnetic field gradient particle drifts can be described. The stabilizing and confining effects of plasma rotation are explicitly demonstrated. In a special high plasma density limit the results are confirmed by a more general model, indicating that the results of the top-hat model can be used with confidence in more general cases. A small vertical magnetic field component can be included for a plasma with neutral collisions and its influence on the electron dynamics studied. The effects of ion–neutral collisions are also included. The rotation and polarization of the plasma has different effects on the time variations of the plasma density and potential. As a reference we use data from the Blaamann device at the University of Tromsø obtained by a movable multi-probe, measuring variations in density, floating potential and an electric field component. The fluctuations in the plasma are characterized by auto-correlations and by cross-correlations between the signal from a fixed reference probe and data. The model accounts adequately for the phase variations of the signals for varying spatial multi-probe positions.
単純な磁化プラズマトーラスは、「トップハット」型密度分布を用いてモデル化される。この単純化の利点は、厳密に解けるモデルが得られることであり、外部から維持される放物線状の定常ポテンシャル分布をプラズマに課すなどのいくつかの追加を可能にする。結果として生じるプラズマ回転と、磁場勾配による粒子ドリフトに起因するプラズマ分極の複合的な効果を記述することができる。プラズマ回転の安定化効果と閉じ込め効果は、明示的に実証される。特別な高プラズマ密度極限において、結果はより一般的なモデルによって確認され、トップハットモデルの結果がより一般的な場合においても信頼して使用できることを示している。小さな垂直磁場成分は、中性粒子との衝突を伴うプラズマに対して含めることができ、その電子動力学への影響が研究される。イオン-中性粒子衝突の影響も含まれる。プラズマの回転と分極は、プラズマ密度とポテンシャルの時間変動に対して異なる影響を及ぼす。参照として、トロムソ大学のブラーマン装置から可動マルチプローブを用いて取得されたデータ、すなわち密度、浮遊ポテンシャル、および電場成分の変動測定値を使用する。変動は、固定参照プローブの信号とデータとの間の自己相関および相互相関によって特徴付けられる。このモデルは、様々な空間的マルチプローブ位置に対する信号の位相変化を適切に説明する。