2000 Fiscal Year Annual Research Report
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12878075
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
河合 良信 九州大学, 大学院・総合理工学研究院, 教授 (10038565)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
矢木 雅敏 九州大学, 応用力学研究所, 助教授 (70274537)
伊藤 早苗 九州大学, 応用力学研究所, 教授 (70127611)
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| Keywords | イオン・イオン不安定性 / プラズマカオス / ダブルプラズマ / イオンビーム / 拘束条件 / リアプノフ数 / フラクタル / 埋め込み法 |
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| Research Abstract |
プラズマ中には乱れた状態にある多くの不安定波動が存在する。この場合、波動は分散関係に従った振る舞いをするために他の媒質に比べてプラズマ中の不安定系のカオスへの発展には厳しい制限がある。本研究は、プラズマ中の基本的な静電不安定性について散逸カオスの発生と拘束条件との関係を実験及び数値解析により明らかにすることを目的としている。
先ずダブルプラズマ装置を用いて、両プラズマ間に電圧を印加することによりターゲットプラズマ中にイオンビームを入射し、一次元のイオン・イオン不安定性を励起した。
(1)ドライバープラズマの密度を上げ、イオンビームの密度を高くすることにより不安定性の成長率を大きくし、系が乱れた状態を実現した。この場合、不安定性はプローブで受信し、周波数スペクトル及び時系列データを周波数分析器及ディジタルオッシロスコープにより測定した。
(2)次に、ターゲットプラズマ中にメッシュグリッドを挿入し、これに直流パイアス電圧を加えた結果、系が周期性を持つ条件を見出した。すなわち、不安定性に拘束条件を課すと系がカオス的振る舞いをすることが見出された。
(3)メッシュグリッドを挿入した場合、イオンビームのエネルギー分布関数および不安定波動のパワースペクトルの軸方向および直角方向分布を測定し、系が変わらないことを確認した。
(4)メシュグリッドを挿入した時の時系列データから、埋め込み法により相空間の軌道を求めた。また、系の相関次元が非整数のフラクタルであることから、系はカオス状態にあることが確認された。
(5)乱れた系に境界条件を課すと系がカオス的振る舞いをすることが数値的に確かめられた。
(6)テスト波の伝播により系を支配している非線形機構は粒子捕捉であることが見出された。
今後は、カオスにおけるメッシュグリッドの役割を実験及びシミュレーションにより明らかにする必要がある。
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