We investigate theoretically how sheath radio-frequency (RF) oscillations relate to the spatial structure of the near RF parallel electric field E∥ emitted by ion cyclotron (IC) wave launchers. We use a simple model of slow wave (SW) evanescence coupled with direct current (DC) plasma biasing via sheath boundary conditions in a 3D parallelepiped filled with homogeneous cold magnetized plasma. Within a 'wide-sheath' asymptotic regime, valid for large-amplitude near RF fields, the RF part of this simple RF + DC model becomes linear: the sheath oscillating voltage VRF at open field line boundaries can be re-expressed as a linear combination of individual contributions by every emitting point in the input field map. SW evanescence makes individual contributions all the larger as the wave emission point is located closer to the sheath walls. The decay of |VRF| with the emission point/sheath poloidal distance involves the transverse SW evanescence length and the radial protrusion depth of lateral boundaries. The decay of |VRF| with the emitter/sheath parallel distance is quantified as a function of the parallel SW evanescence length and the parallel connection length of open magnetic field lines. For realistic geometries and target SOL plasmas, poloidal decay occurs over a few centimeters. Typical parallel decay lengths for |VRF| are found to be smaller than IC antenna parallel extension. Oscillating sheath voltages at IC antenna side limiters are therefore mainly sensitive to E∥ emission by active or passive conducting elements near these limiters, as suggested by recent experimental observations. Parallel proximity effects could also explain why sheath oscillations persist with antisymmetric strap toroidal phasing, despite the parallel antisymmetry of the radiated field map. They could finally justify current attempts at reducing the RF fields induced near antenna boxes to attenuate sheath oscillations in their vicinity.
我々は、イオンサイクロトロン（IC）波ランチャーによって放射される平行方向のRF電場E∥の空間構造と、シースRF振動がどのように関連するかを理論的に調査する。我々は、3次元平行六面体内の均質な冷たい磁化プラズマ中において、シース境界条件を介した直流（DC）プラズマバイアスと結合した遅波（SW）のエバネッセンスの単純なモデルを用いる。「広いシース」漸近領域、すなわち大きな振幅の近傍RF場に対して有効な領域では、この単純なRF＋DCモデルのRF部分は線形となる：開放磁力線境界におけるシース振動電圧VRFは、入力場マップ内の各放射点からの個別の寄与の線形結合として再表現できる。SWエバネッセンスにより、波動の放射点がシース壁に近いほど個々の寄与は大きくなる。|VRF|の放射点・シース間ポロイダル距離に対する減衰は、横方向SWエバネッセンス長と側方境界の半径方向突出深さに関係する。|VRF|の放射体・シース間平行距離に対する減衰は、平行方向SWエバネッセンス長と開放磁力線の平行接続長の関数として定量化される。現実的な幾何形状と対象となるスクレイプオフ層（SOL）プラズマに対して、ポロイダル方向の減衰は数センチメートルにわたって生じる。|VRF|の典型的な平行方向減衰長は、ICアンテナの平行方向延長よりも小さいことが見出される。したがって、ICアンテナのサイドリミッターにおけるシース振動電圧は、主としてこれらのリミッター近傍の能動的または受動的導体要素によるE∥放射に敏感である。この平行方向近接効果は、反対称ストラップトロイダル位相においても、放射場の平行方向反対称性にもかかわらずシース振動が持続する理由を説明できる可能性がある。さらにこの効果は、アンテナボックス近傍のRF誘起場を低減してその周辺のシース振動を減衰させようとする現在の試みを正当化し得る。