2020 Fiscal Year Annual Research Report
Investigation of collective properties in hydrogen pair-ion plasma and verification of ion binary system
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18H01195
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| Research Institution | Yamaguchi University |
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Principal Investigator |
大原 渡 山口大学, 大学院創成科学研究科, 教授 (80312601)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉田 雅史 山口大学, 大学院創成科学研究科, 助教 (80638825)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | ペアイオンプラズマ / 水素負イオン / プラズマ・核融合 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
直流アーク放電で生成した水素プラズマを，金属メッシュ（分離グリッド）を介してタンデム接続させた装置を整備した．上流側のドライバープラズマ電位を正電位にすると，分離グリッド近傍のシースによって加速された正イオンが，下流側のターゲットプラズマへ入射されるが，プロトン比の変化はほとんど見られなかった．一方，ドライバープラズマ電位を負電位にすると，電子がターゲットプラズマへ入射されて，バルマー系列の発光強度は35%増加し，ターゲットプラズマ密度は10%増加した．入射電子量の増加に伴ってプロトン比は1%程度増加したが，不充分なので更に対策が必要である．
原子状水素正負イオンの回転対構造について，予想される結合エネルギー数eV程度の波長の光子を照射しても，明確な崩壊は確認されなかった．ここで，水素プラズマをアルミへ照射しても，その表面の仕事関数は4 eV程度とあまり変化しないことがin-situ分析で確認された．崩壊しやすいこともあり，負イオンが生成されているのではなく，アルミと水素の化合物が電場などの外部要因によって崩壊して，負イオンまたは電子が生成されると考えるに至った．このアイデアの実証は，今後の課題である．
高エネルギー正イオンを重畳することにより，水素イオン性プラズマが形成された．円環状電極によって静電波を励起して，励起電極近傍における10 kHz～1 MHzの分散関係が得られた．進行波，逆進行波（位相速度が負値），後進波（群速度が負値）のモードが存在する周波数帯や減衰率は，入射正イオンエネルギーに依存して変化することが明らかになった．また，波動励起電圧とプローブ正負電流との間には，周波数に依存して位相ずれが生じており，容量結合または誘導結合の励起特性があることも明らかになった．
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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