| 研究課題/領域番号 |
19K03780
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分14010:プラズマ科学関連
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
菅原 広剛 北海道大学, 情報科学研究院, 准教授 (90241356)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2020年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2019年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
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| キーワード | 電子エネルギー利得 / 電子サイクロトロン共鳴 / 部分共鳴 / 平均電子速度 / 交流電界応答 / 非対称性 / 指向性 / 磁化プラズマ / 電磁界配位 / 電子エネルギー利得機構 / 電子輸送 / 交流電界応答特性 / モンテカルロ法 / シミュレーション / 誘導結合磁化プラズマ / 非対称 / 指向性電子輸送 / 計算機解析 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
イオン源・材料処理用磁化プラズマ装置に現れる形状の電磁界とそれを単純化理想化したモデル電磁界の下で電子輸送係数を算出し電子流指向性や電界から電子への電力供給の特徴を解析する。
直流平等磁界×直流平等電界の理想モデル既存原型プログラムで典型的ガス・電磁界強度の条件で電子輸送係数を算出し比較基準とする。
平等電界を交流にした拡張理想モデルで交流独特の電子輸送特性を見定める。
次に直流磁界に勾配を与えた実機部分簡略化モデルで電子輸送への磁界勾配の影響を観察する。
更に対向発散磁界×交流不平等電界の実機モデルで各部位の電子輸送を観察する。
これら電子流特性の比較を通じ安定駆動や機能的制御への利用指針を検討する。
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| 研究成果の概要 |
材料処理用磁化プラズマ中の電子のエネルギー獲得過程の一種である部分共鳴現象に着目し電子運動を計算機解析した。
励磁コイルと励起源アンテナの配置，磁界強度を変えながら電子エネルギー利得分布を求め，部分共鳴の条件依存性観察を通じて実機設計制御のための基礎知見を得た。電子エネルギー増減や電磁界配位由来の電子流非対称性に対する複数の効果を重み付けした定量評価指標を導入し部分共鳴発現に適する条件の探索を容易にした。電子エネルギー増減や電子輸送指向性に直接関わる実気体中の平均電子速度ベクトル交流電界応答の解析を任意電磁界交差角に拡張して行いその基礎特性を一定衝突周波数モデル近似理論式との比較で検証確認した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
不均一磁界下高周波プラズマ中で起こる一時的電子サイクロトロン共鳴により電子がエネルギーを得る部分共鳴現象には多くの変数が関わり，その発現機構の詳細解明と適した条件の探索は学術と技術の両面で興味深い課題である。部分共鳴を電磁界配位由来の電子流非対称性と関連付ける本研究のような試みは希で，新論点を提起したものである。
部分共鳴が励起源アンテナから離れた領域でも生じた解析結果はプラズマによる材料処理等の産業技術において遠隔領域の制御性や広範囲一様化など新機能の種となる可能性を示唆している。解析で得た条件依存性と交流電界応答特性は磁化プラズマに関する基礎知見として実機の設計制御に資するものと期待される。
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