極短パルスレーザで生成したフィラメント状プラズマの生成機構と放電誘導特性の解明

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12650282
• 研究機関: 有明工業高等専門学校
• 研究代表者: 内海 通弘 有明工業高等専門学校, 電気工学科, 教授 (10213430)
• キーワード: フィラメント状プラズマ / エアロゾル / パーティクルカウンター / レーザ誘雷 / 絶縁破壊 / 逆制動輻射 / 二酸化炭素レーザ / 放電誘導特性

研究概要

本研究の目的は,フィラメント状プラズマの生成メカニズムとそのプラズマによる直流電界下での放電誘導特性を明らかにすることである。実験と計算機シミュレーションにより、その基礎実験を行った。
大気中でのプラズマ生成のメカニズムを解明するために,パーティクルカウンターで大気中電極間のエアロゾルの粒径分布と湿度,天候との関係を調査した。また,生成されたプラズマ粒子密度分布との相関性を調べるための実験を行った。次に,このエアロゾルの粒径分布のデータとレーザの出力,パルス幅からプラズマ密度をシミュレートする理論モデルを構築した。このモデルは,逆制動輻射の理論を経験則で置き換えたもので、レーザがレンズにより集光されたプラズマを生成する際,焦点より手前でもっともプラズマが生成されやすいこと。エアロゾルの粒径分布により,生成されるプラズマ粒子密度を定量的に予測できることなどが計算できる。
また、XeClエキシマレーザ生成弱電離領域中のリーダ進展の観測ならびに寿命測定実験の結果、弱電離寿命はレーザパワー密度と電界に依存すること。エキシマレーザ生成弱電離領域が存在する場合、高圧電極から約15cm離れた位置でミッドギャップリーダとしてリーダが開始し、その後高圧側と接地側の両方向にリーダが進展することなどが分かった。

研究成果

• [文献書誌] 谷口真一郎, 辻利則, 大坪昌久, 本田親久, 内海通弘, 植田清隆: "直流電界計測用光応用電界センサを用いた放電空間中の電界計測"宮崎大学工学部紀要. 29. 179-185 (2000)
• [文献書誌] M.Uchiumi, K.Ueda, K.Muraoka, Tanaka, Honda, Kinoshita, Akazaki: "Laser-Induced Discharge in a Rod-Plane Electrode in the Presence of a Negative de Electric Field"Electrical Engineering in Japan. 132,4. 19-27 (2000)
• [文献書誌] M.Uchiumi, H.Hayashi, K.Ueda, K.Muraoka, Tanaka, Honda, Kinoshit: "Formation of Negative Impulse Discharge Induced by an XeCl Excimer Laser in a Long Rod-to-rod Electrode Gap in Air"Electrical Engineering in Japan. 134・2. 11-18 (2000)
• [文献書誌] 内海通弘: "極短パルスレーザ生成フィラメント状プラズマの生成機構の解明"電気学会放電研究会資料. ED-01-32 DEI-01-38. 83-86 (2000)
• [文献書誌] M.Uchiumi, K.Ueda, K.Muraoka, Tanaka, Honda, Kinoshita, Akazaki: "An Impulse Discharge Induced by a Laser Induced Plasma Bead"Proc. Of 10^<th> Asian Conference on Electrical Discharge. 10. 91-94 (2000)
• [文献書誌] M.Uchiumi, Honda, Kinoshita, Muraoka, Akazaki, Ueda, Tanaka: "Observations on a Laser-induced Plasma in inducing an Impulse Discharge"Proceedings of 2001 Japan-Korea Joint Symposium on Electrical Discharge and High Voltage Engineering. 249-252 (2001)