| 研究課題/領域番号 |
19K21871
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分14:プラズマ学およびその関連分野
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| 研究機関 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 |
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研究代表者 |
加藤 進 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 主任研究員 (20356786)
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| 研究分担者 |
佐々木 明 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 関西光科学研究所 光量子科学研究部, 専門業務員 (10215709)
高橋 栄一 日本大学, 生産工学部, 教授 (90357369)
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| 研究期間 (年度) |
2019-06-28 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2021年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2020年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2019年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
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| キーワード | 電子散乱 / 逆制動輻射 / モンテカルロ計算 / 電子エネルギー分布 / 電離過程 / 多光子吸収 / 連続光スペクトル / レーザーブレイクダウン / 粒子シミュレーション |
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| 研究開始時の研究の概要 |
通常，レーザー光の光子エネルギーは希ガスや空気の電離エネルギーに比べて十分小さい．このとき，絶縁破壊（ブレイクダウン）は，多光子吸収で発生した電子が逆制動輻射でエネルギーを吸収，電子衝突電離を繰り返し，電子なだれに至ることが原因と定性的には理解されている．しかし，現在でも定量的な実験結果の予測には至っていない．
本研究では，レーザーブレイクダウンでは，電子は光子エネルギーを単位として光を吸収し，重い粒子との多数回の衝突でエネルギーを失う前に，再び光子を吸収するラッキーな衝突を繰り返した電子の寄与が重要と考え，電子なだれ過程を再構築し，しきい値がゆらぐ原因になるラッキーな衝突の発生確率を求める．
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| 研究成果の概要 |
本研究では実験室系からレーザー電場によって電子が振動する系を用いる．この系の電子が振動する原子との衝突過程をモンテカルロ法を用いて計算することで，レーザー照射下での電子エネルギー分布関数を決定した．これまで提案されている微分散乱断面積モデルによって，電離係数が2桁以上異なる結果が得られた．この結果より，原子分子過程の基本となる微分散乱断面積，特に電離エネルギーの数倍程度以下の低エネルギー電子に対する微分散乱断面積のデータベースを慎重に考慮，選択が．集光条件やパルス幅に対するレーザーブレイクダウンのしきい値強度を正確に評価するには必須であることを示した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
電場やレーザーによる絶縁破壊は，雷や蛍光灯など自然界や身近な存在だけでなく，レーザー誘起ブレークダウン分光法やレーザー着火エンジンなど基礎科学や産業応用での基礎となっており，レーザーによる絶縁破壊（レーザーブレイクダウン）のしきい値を決めることは，基礎科学の精緻化や産業応用の高効率化に貢献できる．これまでの絶縁破壊研究では微分散乱断面積を散乱角について積分した全断面積が重要と考えられていたが，本研究の成果は基礎的な微分散乱断面積が重要であることを示しており，より基礎的な研究が必要であることを示唆している．
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