|
本年度は、主に、昨年度、落下実験施設および放物線飛行を利用して行った微小重力環境下におけるプラズマ中微粒子の挙動についての解析を行った。
解析の結果、次のようなことが明らかになった。重力下では下方で垂直に、微小重力下では放射状に微粒子が整列した。そのときの個々の微粒子の三次元座標を求め、それから整列している中心軸の水平面に対する角度を算出したところ、重力下では3〜6°、微小重力下では30°程度であることがわかった。また、微粒子が整列する原因をシース内のイオン流によるウェイク力によるものと仮定し、ウェイク力に関する理論と微粒子間距離より、イオンの速度のマッハ数、つまりイオン音速の何倍であるかを示す数値を計算したところ、1.2〜1.6であることがわかった。また、本実験においては133Paという高い圧力でも微粒子の整列が見られた原因について、微粒子が小さく、重力下では微粒子がイオン流の遅いプラズマに近いシース内に存在しており、そのため微粒子間距離が小さくなって、イオン・中性粒子散乱の影響を受けにくいためと分かった。さらに、微粒子の存在がプラズマに影響を与えていることが明らかになり、微粒子とプラズマが相互に関係して自己組織化的な状態を形成することがわかった。このため、微粒子の初期導入方法が、その後の微粒子の構造形成に大きな影響を与えることが示唆された。こうした結果から、従来、微小重力環境下では微粒子がプラズマの中心部に捕捉されない問題に対する解決の糸口が得られるものと期待される。
|
