We have investigated the electron and ion flows in toroidal electron cyclotron resonance (ECR) plasmas maintained by a 2.45 GHz microwave power around 1 kW under a simple toroidal field in the low aspect ratio torus experiment (LATE) device. We have found that a vertically uniform ridge of electron pressure that also constitutes the source belt of electron impact ionization is formed along just lower field side of the ECR layer and a cross-field potential hill (30 V while 10 eV), eccentrically shifted toward the corner formed by the top panel and the ECR layer, arises. Combination of the hill-driven drift and the vertical drift due to the field gradient and curvature, being referred to as vacuum toroidal field (VTF) drift, realizes steady flows of electrons and ions from the source to the boundary. In particular, the ions, of which VTF drift velocity is much slower than the electron VTF drift velocity near the source belt, are carried by the drift around the hill to the vicinity of the top panel, where the ion VTF drift is enhanced on the steep down slope of potential toward the top panel. On the other hand the electron temperature strongly decreases in this area. Thus the carrier of VTF drift current is replaced from the electrons to the ions before the top panel, enabling the current circulation through the top and bottom panels and the vessel (electrons mainly to the bottom and ions mainly to the top) that keeps the charge neutrality very high. A few percent of electrons from the source turn around the hill by 360 degree and reentry the source belt from the high field side as seed electrons for the impact ionization, keeping the discharge stable.
我々は、低アスペクト比トーラス装置（LATE）において、単純トロイダル磁場下で約1kWの2.45GHzマイクロ波により維持されるトロイダル電子サイクロトロン共鳴（ECR）プラズマ中の電子およびイオンの流れを調査した。ECR層の低磁場側に沿って、電子圧力のリッジが垂直方向に一様に形成され、これが電子衝突電離のソースベルトを構成することを見出した。また、ECR層と上部パネルによって形成されるコーナー方向に偏心してシフトした横断電場のポテンシャルヒル（10eVに対して30V）が生じることを明らかにした。ヒル駆動のE×Bドリフトと、磁場勾配および曲率による垂直ドリフト（真空トロイダル磁場（VTF）ドリフトと称される）の組み合わせにより、ソースから境界への電子およびイオンの定常流が実現される。特に、ソースベルト近傍ではVTFドリフト速度が電子よりもはるかに遅いイオンは、ヒル周辺のE×Bドリフトによって上部パネル近傍へ輸送され、そこで上部パネル方向へのポテンシャルの急峻な下降勾配によりイオンのVTFドリフトが増強される。一方、この領域では電子温度が強く低下する。これにより、上部パネルに到達する前にVTFドリフト電流の担い手が電子からイオンへと置き換わり、上部および下部パネルと容器壁を通じた電流循環（電子は主に下部へ、イオンは主に上部へ）が可能となり、高い電荷中性度が維持される。ソースからの電子の数パーセントがヒルを周回して360度旋回し、高磁場側からソースベルトに再進入して衝突電離の種電子として機能し、放電の安定性を維持している。