イオンビーム・プラズマ系内における多モード・ソリトンの実験的研究

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05680384
• Research Institution: Utsunomiya University
• Principal Investigator: 本沢 忠夫 宇都宮大学, 工学部, 教授 (20023707)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 斎藤 和史 宇都宮大学, 工学部, 助手 (70251080) ; 長沢 武 宇都宮大学, 工学部, 助教授 (10118440) ; 松浦 健哉 宇都宮大学, 工学部, 教授 (80008028)
• Keywords: イオンビーム・プラズマ系 / イオンビーム / ビームモード・ソリトン / 非線形波動 / ソリトン状波動 / 非線形分散関係 / 波動衝突

Research Abstract

イオンビームを含むプラズマ(イオンビーム・プラズマ系という)中では,イオン音波の外に「速い」ビームモードと「遅い」ビームモードの三種類の波動が,適当な条件下では,存在可能であることが線形理論の範囲ではよく知られている。
本研究では,非線形的な範囲にもっていったとき,イオンビーム・プラズマ系内の三種類のモードの中のどのモードの波動の励起が可能か,また,可能だとしたらその性質はどうかを調べることに感心がある。我々は今年度の研究では,イオンビーム・プラズマ系が線形的には安定になる条件(イオンビームのエネルギーWbを10eV以上にする)下で,「遅い」ビームモードに属するソリトン状波動を励起することに成功した。ところで,この波動の振幅は,伝播と共にかなりの距離まで,増大し続けることがわかった。これは,系内のイオンビームによる増幅作用のために起こると考えられる。さらに,その波動の非線形分散関係をも測定した。この結果によると,ソリトン状波動の振幅が増すと速度は徐々に減少する。この測定は,Wb(〕 SY.simeq. 〔)10〜20eVのビーム・エネルギーの範囲でビーム速度を幾度も変えて行なっている。また,このようにして得られる速度の異なる二つの「遅い」ビームモード・ソリトン状波動を同時励起し,それらを互いに衝突させ,両者間で非線形的相互作用が起こっていることも観測した。上記の実験の結果は,現在,論文にまとめている最中である。
その外,イオンビーム・プラズマ系内で二つの異なるモードの非線形波動を同時励起することも試みているが,なかなか難しく,今後も続行して,成功させたい。

Research Products

• [Publications] 本沢,関沢,長沢: "Effects of Space Charges in Gridded Energy Analyzer" Jpn.J.Appl.Phys.32. 5748-5753 (1993)
• [Publications] Singh,本沢: "Kadomtsev-Petviashivili equation for an ion-acoustic soliton in a collisionless weakly relativistic plasma with finite ion temp." Phys.Fluids B. 5. 2093-2097 (1993)
• [Publications] 本沢,関沢,斎藤: "Peculiar Modulation of Ion-Beam Pulses Observed at the Plasma Boundary" J.Phys.Soc.Jpn.63(掲載予定). (1994)