2014 Fiscal Year Annual Research Report
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24244094
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| Research Institution | Kyoto Institute of Technology |
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Principal Investigator |
林 康明 京都工芸繊維大学, 工芸科学研究科, 教授 (30243116)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
三重野 哲 静岡大学, 創造科学技術大学院, 教授 (50173993)
高橋 和生 京都工芸繊維大学, 工芸科学研究科, 准教授 (50335189)
齋藤 和史 宇都宮大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (70251080)
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| Project Period (FY) |
2012-10-31 – 2017-03-31
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| Keywords | プラズマ / 微粒子 / 微粒子プラズマ / 光計測 / 光散乱 / 偏光解析 / クーロン結晶 / 渦 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ミー散乱偏光解析の測定の信頼性を高めるため、光学素子の方位角較正方法を検討し、装置およびプログラムソフトの改良を行った。回転位相子方式は回転検光子方式に比べ微粒子に関する多くの情報を得ることができ、一方で光強度測定のデータを処理して偏光解析のパラメータを求める計算が複雑で、それに伴い方位角較正方法にも工夫が必要であった。本年度は、こうした課題に対して検討を行い、偏光子、位相子、検光子の方位角較正法を確立した。
また、5x5マルチレンズアレイを用いたインテグラルフォトグラフィ法による解析システムを開発し、微粒子が層を成している状態を識別した。
13.56MHzの高周波を印加して定常的に円板型アルゴンプラズマを作製し、マグネトロン型平板電極上に微粒子を捕捉した。ダストドロッパーにより、材質・直径の異なる2-3種類の微粒子を順次投下することにより、微粒子集団がどのように変化するか観察した結果、異種微粒子の混合は無く、上下にきれいな分離が生じた。予測よりも大きな電荷効果があり、その理由については検討中である。湯川型ポテンシャルと重力の釣り合う対称型モデルに基づきクーロン結晶中の微粒子の配置について計算を行い、実験結果と照らし合わせて、垂直方向の力の影響が重要であることが分った。
二次元的微粒子流におけるこれまでの渦実験では、装置全体を傾けて装置の軸方向に沿った重力による力成分による流れを生成していたが、本年度行った実験により、短冊状の電極を流れ方向に多数並置して電位勾配をつけることで、短い距離であれば流れを生成できること、および、流れの初速度を制御できることが明らかとなった。
国際宇宙ステーションに搭載されている微粒子プラズマ実験装置PK-4の同型機を用いた地上実験では、現在、円柱状微粒子プラズマの微粒子配列構造の詳細が明らかになりつつある。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度は、プラズマ実験装置、計測技術、および解析方法の開発と確立を進めることを主な目的とした。
これに対して、回転位相子型ミー散乱偏光解析による微粒子解析法の確立をさらに進め、新しい解析法としてインテグラルフォトグラフィー法を開発し、マグネトロンプラズマ中の混合微粒子分離の観測と解析、二次元的微粒子流の流れの制御、円柱状微粒子プラズマの微粒子配列構造の解析を行った。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの研究成果を生かしつつ、微粒子プラズマの新しい制御方法を考案する。また、、研究の過程で獲得した、計測技術、制御技術、プラズマの非線形性現象の物理等を、新たに、カーボン繊維、カーボンナノチューブ、グラフェンなどナノテクノロジーに関連する材料のプラズマ合成技術の開発や、核融合装置や半導体装置内のダスト除去の技術開発などに活かす。
特に次年度は、完成したミー散乱偏光解析装置を用いて、プラズマ中の微粒子成長過程の解析を行う。
また、微粒子プラズマに対してマルチレンズアレイを用いて視線方向が制限された状況下での三次元構造計測を本年度に行い初期結果を得ているが、次年度は、引き続き計測・再構成技術の開発を進め、高精度化を図ると共に、得られたデータに基づいて三次元構造の解析に取り組む。
微粒子プラズマの実験では、ボイド周辺のプラズマ診断を行う。プラズマ中の異種の微粒子の構造形成や粒子間相互作用を調べるため、微小ラングミュラプローブにより電位構造や粒子間シース状態を解析する。短冊状の多電極を左右対称に設置しで対向微粒子流を形成し、衝突領域における微粒子の挙動を調べ、また、微粒子を2次元的に曲面に浮揚させるために必要な制御方法を調べる。
一方、国内外の研究機関との連携を深め、特に海外との連携によるグローバル化を推進する。また、国内外の研究者による共同実験、情報交換、交流を進める。
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