磁化電漿實驗室
電漿團(Plasma blob)之研究簡介
何謂電漿團
電漿團(plasma blob)是指來自磁化電漿的核心部分向外傳遞的高密度電漿塊。這些通常是幾公分大小的電漿團具有每秒幾百公尺的速度，並常在磁化電漿中被觀察到。自從約2000年開始，電漿團的研究在核融合反應裝置中佔有極重要的地位。原因是他們攜帶大量的高能核心電漿並高速向腔壁的方向移動，這使腔壁和電漿具有高度的互動，並可能造成腔壁的侵蝕。此外，由於電漿團夾帶大量的電漿粒子，這讓電漿團和電漿粒子的傳輸有很大的關聯。除此之外，電漿團還和核融合反應爐的回收機制有關。簡言之，對於電漿團的研究在核融合電漿中是非常重要的。
電漿團的物理機制
最基本的電漿團物理機制會在以下圖片中闡述:
圖(一) 電漿本身的不穩定性會造成電漿內部高度的擾動，這些擾動(圖中凸起部分)的振幅會持續的成長，當擾動振幅成長到飽和時會造位於最外部分的電漿脫離原本的電漿本體，這脫離的一小部分電漿就是所謂的電漿團(plasma blob)。(虛線:平衡態下的電漿；實線:在電漿不穩定性作用下的電漿)
圖(二) 電漿團的移動機制 (a) 曲率力(由彎曲的磁力線而導致,其方向由電漿柱核心向外) 和背景磁場(磁化電漿裝置或是電漿自己產生的磁場)的作用之下會造成電漿團內部的電荷極化(電子和離子因為曲率力而飄移到電漿團內部的兩端)並造成內部電場(Eblob) 的產生。(b) 和背景磁場作用之下會進而造成電漿團整體的漂移，其方向由電漿柱核心向外，因而導致電漿團朝腔壁的方向前進。
國立成功大學MPX實驗室中的電漿團研究
電漿團確切的形成機制還尚未被清楚地了解，但有許多的研究指出他們的生成和一些電漿本身的不穩定性(如: 雷利-泰勒不穩定性、drift wave不穩定性等等)以及電漿亂流(plasma turbulence)有關。我們的研究目的是調查這還尚未被了解的電漿團形成機制。
< 實驗裝置 >
MPX磁化電漿裝置是一台長1.8米、內半徑0.2米的磁鏡(mirror machine)。在電漿團的實驗當中，我們使用熱陰極的方式來產生氬氣或是氦氣電漿，電將持續升成的時間可達5秒左右。此外，此裝置的最大磁場強度可達2千高斯。
圖(三) MPX裝置的簡圖
< 電漿訊號的量測 >
蘭摩爾探針以及干涉儀系統是我們主要的量測工具，在對於電漿團的研究之中，r方向(圓柱座標)的電漿物理反應的量測是很重要的，也是我們專注的重點項目之一。
< 資料分析範例--典型的電漿團訊號 >
當電漿團由核心電漿移動到外部區域時，若他們撞擊到探針，會造成探針附近的電漿密度有短暫爆發性的上升趨勢，而這會反應在探針所測到的離子飽和電流上。其原因是:假設電漿溫度為定值，離子飽和電流和電漿密度會成正比，所以離子飽和電流的上升也就代表了探針附近電漿密度的上升 ，因此當電漿團撞擊到探針時，會造成電流訊號有間歇性高峰的現象，這是一個常用來判斷電漿團是否存在的指標。
圖(四)為一個典型的電漿團分析範例:
圖(四) (a) 整段電漿放電期間的離子飽和電流訊號，可看出訊號有間歇性高峰的現象 (b) 圖(a)的放大圖，可看到訊號大部份的高峰都大於平均值(紅色虛線)(c)訊號的機率密度函數，其中的向右偏的長尾特徵代表了訊號具有正向間歇性高峰的現象(positively skewed)。
實驗記錄
圖(五) 在實驗當中所記錄下來的照片(a) 蘭摩爾探針在電漿中心量測核心資訊(b) 剛在電漿生成之前所紀錄之照片(c) 八支poloidal方向的蘭摩爾探針陣列，其是用來量測出現在電漿中不穩定性的模數(mode number)。