低周波振動場のポンデロモ-ティブ力に起因する非線形現象の実験的研究

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08680497
• 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): 齋藤 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)
• Keywords: 低周波振動場 / ポンデロモ-ティブ力 / 包絡衝撃波 / イオンビームプラズマ系 / 波束状波動 / 自己変調 / 非線形現象

Research Abstract

強いRF電圧をプラズマに加えて、イオンプラズマ周波数程度の周波数をもつ大振幅の低周波波動をプラズマ中に励起してやり、それらの低周波振動場の圧力ともいえる「ポンデロモ-ティブ力」がプラズマ中のイオン成分に働いて引き起こす非線形現象の幾つかについて実験的に研究してきた。
8,9年度の2年間に、(1)波束状のイオン波を励起し、その先端部分に着目し、その部分の波の包絡線の形が伝搬と共にどう進化するかを詳しく調べた。その結果、波の振幅を十分大きくした時、急峻化(steepening)を起こし、包絡衝撃波が形成されることを実験的に確認した。このに包絡衝撃波形成は波の分散性、非線形では説明できない。イオン波のポンデロモ-ティブ力の働きを考慮することにより初めて説明可能となる。次に、(2)イオンビーム・プラズマ系内に大振幅波動を励起して、その非線形的振舞いを調べた。その結果、振幅をある「しきい値」以上に大きくすると、波が自己変調を起こして、多数の波束列に分裂することを見出し、その現象を詳しく調べた。その中の特徴の一つに、自己変調の起こり方に、波の進行方向に対して上流、下流で差異があることが分かり、これが波のポンデロモ-ティブ力の導入で説明できることが分かった。この2年間の上記課題に関係する成果は以上の通りである。現在でも、上記目的に合った別の実験が進行中である。

Research Products

• [Publications] T.Honzawa: "Formation and Evolution of Envelope Shocks of Ion Plasma Waves" Phys.of Plasmas. 2・12. 4470-4475 (1995)
• [Publications] T.Honzawa: "Changes of Plasma Potential Induced by Ion-Beam Injection" Phys.of Plasmas. 3・1. 89-93 (1996)
• [Publications] T.Nagasawa: "Effects of the Ion-Beam Density and Velocity on the Excitation of Multi-Mode Soliton" Phys.of Plasmas. 3・8. 2864-2868 (1996)
• [Publications] Y.Saitou: "Observation of Spontaneously Excited Chaos-Like Ion Plasma Oscillations" Phys.of Plasmas. 2・10. 3605-3608 (1995)
• [Publications] T.Honzawa: "Characteristics of Gridded Energy Analyzer in Relatively Dense Plasmas" Fusion Engineering and Design. 34-35. 551-554 (1997)
• [Publications] T.Honzawa: "Nonlinear Modulation of Ion Plasma Waves via Parametric Processes" Phys.of Plasmas. 4・11. 3943-3953 (1997)
• [Publications] T.Honzawa: "Effects of Fast Beam Ions on Ion-Acoustic Solitons and Shocks Excited in a Double Plasma Device" Phys.of Plasmas. 4・11. 3954-3959 (1997)