2020 Fiscal Year Research-status Report
レーザーブレイクダウンを引き起こすラッキーな衝突に対する統計モデルの構築
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19K21871
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
加藤 進 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 主任研究員 (20356786)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐々木 明 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 関西光科学研究所 光量子科学研究部, 上席研究員(定常) (10215709)
高橋 栄一 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 上級主任研究員 (90357369)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2022-03-31
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| Keywords | レーザーブレイクダウン / 逆制動輻射 / 多光子吸収 / 電子散乱 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
レーザーブレイクダウンを引き起こす電子衝突電離に関与する電子は，バルクの平均的エネルギーを持つ電子ではなく，電離エネルギーを越える高エネルギーテールの電子である．理論およびシミュレーションモデルを用いてレーザー照射下での高エネルギーテール成分を持つ電子分布関数を決定することが，本研究の目的の一つである．しかし，モデルを検証するために実験的に電子分布関数を決定することは困難であるため，実験では分布関数から決定される電子なだれの増幅係数を指標にする．
実験的に電子なだれの増幅係数を正確に求めるためには，自然に存在する種電子数の影響を取り除く必要があると考え，ナノ秒YAGレーザーの光をガスチャンバー内に設置した電極間に集光する実験を行い，電極間に印加する電圧を制御することにより，印加電場によるドリフトで照射領域から電子を除去することで，電子なだれの増幅係数の絶対値評価を試みた．
本年度は，電子分布関数に対するボルツマン方程式の2項展開モデルから求まる電子増幅係数と電子移動度を用いたゼロ次元の電子増幅モデルを作成した．このモデルにより，実験で得られた印加電圧を増加に伴うブレイクダウンに必要となるレーザーエネルギーが増大および飽和する結果を定性的に説明できることを示した．一方，このモデルでは定量的な閾値等は説明できておらず，引き続き，多光子課程の影響を考慮した電子分布関数に対するモデルによる検討を行った．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
今年度中に， 多光子遷移確率をモンテカルロ粒子シミュレーションに導入する予定であったが，プログラムが完成しておらず，電子分布関数の決定までには至らなかった．
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| Strategy for Future Research Activity |
レーザー光と衝突により電子がエネルギーを交換する多光子過程の遷移確率を使ったモンテカルロ粒子シミュレーションコードを作成し，電離に寄与する高エネルギーテールの発生機構を明らかにする．加えて，大気圧プラズマで発生する連続光スペクトルから電子分布関数を予測するプログラムを作成し，実験データの解析を試みる．
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| Causes of Carryover |
研究分担者等との打合せおよび研究発表のための出張計画が困難になったため、当初予定していた旅費に繰越が生じた。本年度は繰越予算を含めて大型計算機使用料に充てる予定である。
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