2020 Fiscal Year Annual Research Report
Tunable priodic configuration of microplasma dissipative solitons and application to plasmaphotonic cristals
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18K03597
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| Research Institution | Iwate University |
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Principal Investigator |
向川 政治 岩手大学, 理工学部, 教授 (60333754)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鎌田 貴晴 八戸工業高等専門学校, その他部局等, 助教 (50435400)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | マイクロプラズマ / 自己組織化 / 散逸ソリトン / プラズマフォトニック結晶 / 容量結合方式 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、屈折率の周期構造をマイクロプラズマの自己組織化で実現し、電磁波制御デバイスとしてのプラズマフォトニック結晶の実現方法として提案する。この研究を通じて、電磁波と散逸ソリトンの基本相互作用（電磁場がプラズマ自己組織化に及ぼす相互作用）の学理を探求する。
令和２年度では、放電プラズマ生成と測定に関して、（１）印加電圧の周波数およびガス速度を変化させたときの外部回路の調整による散逸ソリトン周期配列の可変制御、（２）マイクロギャップDBD におけるバリアの二次電子放出係数と活性化エネルギーの理論計算を行った。
散逸ソリトン周期配列の可変制御については、外部容量変化に伴う六角パターン構造の制御性を、異なる周波数やガス速度において検証した。フィラメント構造の現れやすい周波数 100～300 kHz で印加電圧とガス速度を変化させ、外部容量の連続変化により六角構造を制御したところ、格子定数は放電ギャップの破壊電圧と一対一対応にあり、破壊電圧の増加とともに格子定数は増加することがわかった。
二次電子放出係数の活性化エネルギーについては、昨年度に引き続き、実験的に得られた二次電子放出係数の温度依存性を説明するため、H.D.Hagstrumのオージェ放出理論に基づいた二次電子放出係数の計算を行った。固体内電子にフェルミディラック分布関数を適用することで、約1.6 meV の活性化エネルギーを得た。実験値との開きが大きいが、今後は誘電体のトラップ準位や蓄積電荷を考慮する必要がある。
また、数値計算においては、放電系反応拡散方程式の計算方法の改良を行い、流体モデルとの整合性について検討を行った。一昨年度に次元解析の方法により放電進展時間の高速化を実現したことを受けて、印加電圧の交流化や流体モデルへの移行を試みているが、現在は自己組織構造の現れる条件を探査中である。これは今後も継続していく。
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Research Products
(4 results)
