| 研究課題/領域番号 |
21K03519
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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14030:プラズマ応用科学関連
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| 研究機関 | 岩手大学 |
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研究代表者 |
向川 政治 岩手大学, 理工学部, 教授 (60333754)
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| 研究分担者 |
鎌田 貴晴 八戸工業高等専門学校, その他部局等, 助教 (50435400)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 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 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2023年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2021年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
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| キーワード | マイクロプラズマ / マイクロ波放電 / フィラメント化 / プラズマフォトニック結晶 / 誘電体バリア放電 / 自己組織化 / 散逸ソリトン / 容量結合方式 / プラズマ / マイクロ波 / フォトニック結晶 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
マイクロプラズマは、微小寸法の放電空間に発生し、高密度・非平衡を特徴とするプラズマである。大気圧下でのマイクロプラズマの生成には、安定生成のため誘電体バリア放電やマイクロ波放電が用いられる。これらは特定の条件下で空間対称性の高い放電形態を示し、自己組織構造が自発的に生成されることがあり、特に、フィラメント状の放電は、その高い局在性からプラズマフォトニック結晶（マイクロプラズマが周期的に配置された空間）を実現する候補である。本研究では、マイクロ波放電や誘電体バリア放電のフィラメント構造をフォトニック結晶とみなし、電磁波禁制帯の制御性を実験的・理論的に検証する。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、マイクロ波放電プラズマのフィラメント構造をプラズマフォトニック結晶の実現方法として提案する。円筒型真空容器内で生成されたヘリウムプラズマフィラメントを研究し、以下の成果を得た。１．ロッド電極上に大気圧でフィラメントを生成し、導波路の整合によりフィラメント長を制御した。入射電力200-400 Wで長さを約4.1-36.8 mm に制御でき、400 Wを超えると最大値で飽和する。２．伝送系の損失を評価し、フィラメントへの投入電力密度を評価した。フィラメント長15～45mmに対し投入電力密度は 100-40 W/cm3 で、約5×10^9 cm^-3 の電子密度のフィラメントは伸長する。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究は、プラズマフォトニック結晶の研究を通じて、電磁場とプラズマの基本相互作用の学理を探求することに学術的意義がある。本研究期間内では、マイクロ波放電のフィラメント構造と、誘電体バリア放電の散逸ソリトン（スポット状のプラズマ）の配列について、その生成の起源を実験的に明らかにすることを目標とした。本研究におけるプラズマのフィラメント化現象の把握は、測定結果を放電物理に基づいて理解する初期段階にあるが、問題を広くとらえれば複雑系におけるパターン形成の問題であり、放電様相が特定の寸法の点や線や縞模様になる機構の研究は複雑系における普遍的問題という意味で社会的な意義があると考える。
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