2014 Fiscal Year Research-status Report
バリア放電電極の二次電子放出係数を同定する手法の提案
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26820108
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| Research Institution | 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群) |
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Principal Investigator |
吉永 智一 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工, 応用科学群, 助教 (30467899)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 二次電子放出係数 / 数値シミュレーション / パッシェン曲線 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
金属または誘電体電極の二次電子放出係数γを導出するための実験的手段として、１．平行平板電極間の絶縁破壊電圧を実測し、２．そのときの電界下での電子の空間増倍度α（第一電離係数）を数値的に導出し、３．タウンゼントの絶縁破壊条件に当てはめγを得る、というプロセスが行われている。こうして得られる実効的γは、電極へのイオン流入束に対する比として与えられ、放電条件に本質的に依存する。原因として、光電効果による電子放出がγに含まれていることが考えられる。本研究の目的は、イオン・光子・イオン以外の励起粒子（準安定種）が二次電子放出にどのような形で寄与するのかを数値的に調べ、各粒子に対するγを個別かつ放電条件に依らない形で求める手法を提案することである。
本研究の第一段階として、アルゴンガス中における電子群の空間発展を追跡するプログラム開発を行った。上記プロセス２でよく用いられるモンテカルロ法を用いた。イオン以外の励起粒子として準安定種・共鳴励起種・その他の高準位励起種を仮定し、電子の衝突回数をそれぞれの励起種の発生数とした。
研究の第二段階として、様々なガス圧および外部電界を仮定して計算を行い、イオン・励起種発生数をデータベース化した。その結果、準安定種の発生数が一般的な電界下では他の粒子種の1/10未満であり、準安定種のγを他の２つのγから切り分けて求めることはやや困難であることが分かった。そこで、光子のγをイオンから切り分けることを主眼に置いた。共鳴励起種およびその他の励起種は、脱励起過程で発生する光子を介して二次電子放出に寄与すると考えられ、それらの発生数が光子の電極への流入束に対応すると推測される。現在は、絶縁破壊電圧の特性曲線（Paschen曲線）を数値的に得ることが可能になり、実験論文で報告されている実験結果との簡単な比較を開始したところである。
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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
準安定種のγについて他の粒子種から切り分けて求めることは困難となったが、このことは準安定種が実際の放電に与える寄与が非常に小さいということを示している。一方で、イオンと光子の電極への流入束はある程度推定できるようになっており、現在は数値的に得たPaschen曲線と実験論文における実験結果との比較を進めている段階である。アルゴンに加え、ネオン、およびこれらの混合ガスについてのプログラム開発も完了している。
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| Strategy for Future Research Activity |
計画はほぼ予定通り進行している。引き続き、アルゴンについて数値的に得たPaschen曲線と実験論文における実験結果との比較を進めると共に、その様にして得たγの組合せの物理的な妥当性について確かめる。また、実験結果を再現するγの組合せを手早く探索するための手法を探索する。
ターゲットとしているガス種に、ネオンおよびヘリウムおよびそれらの混合ガスを加える。これらのガス種は実験数（文献数）が多いためである。その後、応用面で重要と思われる窒素分子への適用を検討する。
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| Causes of Carryover |
本補助金の予算執行額の大部分を占める備品（数値計算用の計算機サーバ 1,992,600円）の契約日（2014年12月）が当学における物品調達依頼の受付期間を過ぎてしまい、残額の調整が不可能となったため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
消耗品費（文房具等）・旅費・論文投稿料の一部として使用する。
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