For the investigation of turbulent transport in magnetized plasmas, the cross-phase between density and plasma potential fluctuations is a key parameter. In the majority of the experimental studies, the floating potential of a conventional Langmuir probe is used as an estimate for the plasma potential. It is well known, however, that plasma and floating potential fluctuations can have different phases if temperature fluctuations are present in the plasma. A diagnostic giving a direct estimate of the plasma potential fluctuations is the emissive probe. In this work, potential measurements from both emissive and Langmuir probes are directly compared. The experiments are carried out in the magnetically confined low-temperature plasma of the TJ-K torsatron. Potential, electric field and density fluctuations are measured with a three-tip probe array in the entire plasma volume. Profiles of mean values and fluctuations of the parameters are compared. The deviation of the mean plasma potential from the floating potential is larger than expected from simple probe theory. The measurements of fluctuations, however, which are relevant for turbulence studies, do not show a significant difference. This justifies the use of Langmuir probes for turbulence studies at least in toroidal low-temperature plasmas.
磁化プラズマにおける乱流輸送の研究において、密度とプラズマ電位の変動間の相互位相は重要なパラメータである。ほとんどの実験研究では、従来のラングミュアプローブの浮遊電位がプラズマ電位の推定値として用いられている。しかしながら、プラズマ中に温度変動が存在する場合、プラズマ電位と浮遊電位の変動は異なる位相を取り得ることがよく知られている。プラズマ電位変動の直接的な推定値を与える診断法として、エミッシブプローブがある。本研究では、エミッシブプローブとラングミュアプローブの両方による電位測定を直接比較した。実験は、TJ-IIトルサトロンの磁化された低温プラズマ中で実施された。プラズマ全体にわたり、3探針アレイを用いて電位、電場、密度の変動が測定された。平均値と変動パラメータのプロファイルが比較された。平均プラズマ電位の浮遊電位からの偏差は、単純なプローブ理論から予想されるよりも大きいことが判明した。しかしながら、乱流研究に関連する変動の測定では、有意な差異は見られなかった。このことは、少なくともトロイダル低温プラズマにおける乱流研究に対してラングミュアプローブの使用が正当化されることを示している。