高速電子を含むダブルレイヤー形成過程の解明

1993 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 04680017
• 研究機関: 東海大学
• 研究代表者: 河村 和孝 東海大学, 開発技術研究所, 教授 (80016865)
• 研究分担者: 利根川 昭 東海大学, 理学部・物理学科, 講師 (90197905)
• キーワード: 無電流ダブルレイヤー / 2電子温度プラズマ / LaB_6ホロー陰極 / 電位形成 / 電子の速度分プ関数 / エミッシブプローブ / 陰極シース

研究概要

プラズマと壁との境界の研究は、制御核融やオーロラの加速機構の基礎研究として重要視されている。ここでは特に非平衡状態である2電子温度プラズマ中の陰極壁近傍の電位形成に注目している。2電子温度プラズマ中では陰極近傍で局所的な電位ギャップが生じ、従来の陰極前面に形成されるダブルレイヤーとは異なる無電流ダブルレイヤーが形成される。この研究は2電子温度プラズマ中での無ブルレイヤーの形成過程を調べることを目的としている。
この研究の特徴は、我々が考案したLaB_6ホロー陰極放電管を用いており、放電状態がグロー遷移領域をへてアークまで安定に生成することができる。この遷移領域は、陰極シース電圧が高く熱電子放出効果があるため、2電子温度プラズマを生成するのに適した状態である。この状態で放電管内部のガス圧力を低下させると、2電子温度プラズマを生成することが可能になり、陰極前面に無電流ダブルレイヤーが形成することができると考えれいる。
今年度は、LaB_6ホロー陰極放電管の陰極径方向からエミッシブプローブおよびLamgmuirプローブを挿入し陰極近傍の電位分布および電子の速度分布関数f_e(upsiron)を求め、無電流ダブルレイヤーを形成過程を明らかにすることである。放電電流1.0A、ガス圧力0.08Torrにおいて6eV程度の高速電子を有する2電子温度プラズマが生成され、そのとき陰極近傍で5-6V程度の急激な電位ギャップを確認した。このように2電子温度プラズマの高速成分のエネルギーが電位ギャップ差にほぼ対応しており、無電流ダブルレイヤー形成されていると考えられる。

研究成果

• [文献書誌] S.Tanabe: "Low Temperature Ion Source" Proceedings of 5th International Conference on Ion Sources,Beijing,China. 1. 67 (1993)
• [文献書誌] S.Tanabe: "Low Temperature Plasma Source" Proceedings of the 2nd International Conference on Reactive Plasma and 11th Symposium on Plasma Processing. 1. 127-130 (1994)
• [文献書誌] M.Matsumoto: "Production of Free Radicals by Magnetized Sheet Plasma with Vertical Gas-Flow System" Proceedings of the 2nd International Conference on Reactive Plasma and 11th Symposium on Plasma Processing. 1. 139-142 (1994)
• [文献書誌] K.Sunako: "Production of Oxygen Sheet Plasma" Proceedings of the 2nd International Conference on Reactive Plasma and 11th Symposium on Plasma Processing. 1. 123-126 (1994)
• [文献書誌] K.Nanri: "Ion Cycrotron Resonance Using a Magnetized Sheet Plasma" Proceedings of 5th International Conference on Ion Sources,Beijing,China. 1. 67 (1993)