Observation of a large density amplification in the collimating plasma jet ejected from a coplanar coaxial plasma gun is reported. The jet velocity is ∼30 km s−1 and the electron density increases from ∼1020 to 1022–23 m−3. In previous spheromak experiments, electron density of the order 1019–21 m−3 had been measured in the flux conserver region, but no density measurement had been reported for the source gun region. The coplanar geometry of our electrodes permits direct observation of the entire plasma dynamics including the source region. Analysis of Stark broadened spectral lines shows that the electron density increases by a factor of 100 as the jet collimates, with a peak density of up to 1022–23 m−3. The observed density amplification is interpreted according to an MHD theory that explains collimation of current-carrying plasma-filled magnetic flux tubes. Issues affecting interpretation of Stark broadened line profiles and the possibility of using the high-density plasma jet for tokamak fuel injection are discussed.
コプレーナ型同軸プラズマガンから放出されるコリメートプラズマジェットにおける大きな密度増幅の観測について報告する。ジェット速度は約30 km s⁻¹であり、電子密度は約10²⁰から10²²–²³ m⁻³まで増加する。従来のスフェロマック実験では、フラックスコンサーバー領域において10¹⁹–²¹ m⁻³のオーダーの電子密度が測定されていたが、ソースガン領域での密度測定は報告されていなかった。我々の電極のコプレーナ型幾何学配置により、ソース領域を含むプラズマダイナミクス全体の直接観測が可能となる。シュタルク広がりスペクトル線の解析により、ジェットのコリメーションに伴って電子密度が100倍に増加し、ピーク密度は最大10²²–²³ m⁻³に達することが示される。観測された密度増幅は、電流を担うプラズマで満たされた磁気フラックスチューブのコリメーションを説明するMHD理論に従って解釈される。シュタルク広がりスペクトル線プロファイルの解釈に影響を与える問題点と、高密度プラズマジェットのトカマク燃料注入への応用可能性について議論する。