プラズマの温度とイオン密度の測定法
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概要
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稀薄ガスの中のプラズマの温度を,水素以外の元素のスペクトル線の巾を観測することによって,測定する一般的方法について述べる.プラズマでは発光する原子(又はイオン)がイオンの電場の影響を強く受け,この電場の値に巾があることがスペクトル線の広がりに貢献する.この他にDoppler効果による拡がりもある.これらの全部を考慮に入れて,はじめて正しい温度が得られる.この実験では一例として,ネオンをつめたGeisler管にスパーク放電を行なって得られるプラズマの平均的温度をNe I λ5852なる線の拡がりから測定した.スパーク放電のとき得られるλ5852の波長とアーク放電(このときは各原子の受ける電場は無視できる)のとき得られる波長とをFabry-Perotのエタロンを用いて比較して,前者が長い波長の方にずれていることを確かめ,このずれの分量からプラズマの中の発光する原子の受ける電場(確率の最も大きい電場)を算出した.この電場の値をHoltsmarkの論と結びつけると,原子の受ける電場の大きさが町々であることに原因するスペクトル線の理拡がりがわかり,これを観測したスペクトル線の拡がりから差し引いたものがDoppler効果による拡がりであると仮定して,プラズマの平均的温度を算出した.Ne I λ5852の上述の波長のずれから得られた電場の値を用いてイオンの平均的密度の概略の値を計算した.
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