2009 Fiscal Year Annual Research Report
スプライトに類似した実験室内放電における分枝形成機構の解明
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21540518
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
高橋 栄一 National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, エネルギー技術研究部門, 主任研究員 (90357369)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
加藤 進 独立行政法人産業技術総合研究所, エネルギー技術研究部門, 主任研究員 (20356786)
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| Keywords | プラズマ・核融合 / 超高層大気環境 / 原子・分子物理 / 分枝構造 / ストリーマ |
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| Research Abstract |
過渡放電に広くみられる分枝構造の形成機構を理解するために、雷放電伴い上層大気に形成されるスプライト放電に着目し、その正負ストリーマを併せ持つ構造の形成機構を明らかにすることを目的とする。本年度は、レーザー光を用いて初期電離領域を形成することによって実験室内でスプライトに類似した放電の再現する実験、ならびにその観測用テレセントリック光学系の構築とレーザー光の初期電離量の評価を行った。構築したテレセントリック光学系を取り付けた高速撮像カメラを用いて放電を観測した。光学系は紫外波長にも対応するオプティクスにより構成され、観測における色収差の影響などの評価を行った。放電実験では、アノード側に拡散形状、およびカソード側に分枝構造を有するスプライトに類似した放電の時間分解像を改めて上記光学系により取得した。また、今後のモデル構築に必要となるレーザーによる初期電離量を、分割電極により評価した。その結果、レニザー強度に対する電荷量の依存性からガス中の不純物がイオン化していることが明らかになるとともに、初期形成電子密度として10^6～10^8/cm^3の値を得た。形成された空間分布としては、ほぼ初期レーザー照射領域に限定されている結果を得た。この初期電子密度から、観測視野の1cmという範囲に分枝が数か所から成長していることが観測されているが、従来のストリーマモデルの一つである単一電子雪崩の成長が飽和し、ストリーマに転換するモデルから考えると、この振る舞いを説明することは困難である。本年度に明らかとなった初期状態に基づき、今後流体モデル等の構築を進める。
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