2009 Fiscal Year Annual Research Report
レーザー・放電ハイブリッド励起プラズマ光源における原子輻射過程の統合モデル構築
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20340166
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| Research Institution | Japan Atomic Energy Agency |
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Principal Investigator |
佐々木 明 Japan Atomic Energy Agency, 量子ビーム応用研究部門, 研究副主幹 (10215709)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
西原 功修 国立大学法人・大阪大学, レーザーエネルギー学研究センター, 特任研究員 (40107131)
砂原 淳 財団法人レーザー技術総合研究所, 研究員 (00370213)
古河 裕之 財団法人レーザー技術総合研究所, 副主任研究員 (70222271)
小池 文博 学校法人・北里大学, 医学部, 准教授 (90095505)
西川 亘 国立大学法人・岡山大学, 自然科学研究科, 助教 (80243492)
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| Keywords | EUV光源 / シミュレーション / 原子過程 / 放電 / レーザープラズマ |
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| Research Abstract |
レーザーと放電励起を組み合わせたハイブリッド光源のシミュレーションモデル構築の第2年目の研究として、前年度から引き続きEUV光源プラズマの原子過程、状態方程式などの物性定数の解析、評価を行なうとともに、パーコレーション相転移モデルによる放電初期過程のモデリングを行なった。
放電初期過程を、絶縁体である中性ガスが導体に相転移するとみなすモデルの構築を行なった。放電媒質を格子で表現し、各メッシュの導体転移の可否を確率的に与え、回路方程式を解いて放電電流の空間プロファイルを計算するシミュレーションモデルを構築したところ、放電が突然、遠回りや枝分かれを持つ経路を通って発生する様子が、相転移現象に特有の臨界現象として、自然に表現されることが分かった。
また、放電の進展に関わる素過程について検討した。放電路の先端での電界の集中による逐次的な電離の進行、宇宙線や、放電路の先端における電界による加速で生じた逃走電子によるランダムな電離の双方が、放電の開始のために重要なことを示した。その効果を取り入れるために、電離の確率を電界のべきで重み付する方法を提案するとともに、それを用いた計算がレーザーガイド放電の実験結果を良く再現することを示した。
EUV光源として用いられる、SnやXeのプラズマにおける、電極の配置、電子衝突や輻射による電離、励起のプラズマ原子素過程をモデルに組み込む方法について検討を行なった。これら素過程の寄与を、イジングモデルなどの相転移の理論モデルの係数の形で取り入れるための理論的研究を行なった。また、輻射流体モデルと相転移モデルなどの異なるモデルを統合したシミュレーションコードの効率的な開発、実行、計算結果の信頼性の向上のため、オブジェクト指向によるプログラムの要素技術開発も行なった。
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