| 研究概要 |
本計画では,マイクロプラズマシミュレータシステムの開発と主にコンピュータシミュレーションによるマイクロプラズマの性質の解明及び評価方法の確立を目指した.マイクロプラズマ制御方法を確立し実用への道筋を切り開くとともに,マイクロプラズマという新しい研究領域の創生・体系化に取り組んだ.具体的には,マイクロプラズマシミュレーション高速分散シミュレータの構築,マイクロ荷電粒子バンチなどのマイクロプラズマの性質解明及び生成制御の研究を行った.マイクロプラズマシミュレータとして,研究室等のネットワーク上に分散したコンピュータ群上で容易にシミュレーションを行う環境を構築した.電磁粒子コード,圧縮性流体コード,Vlasovコードなども同時に開発し,研究に用いた.マイクロ電子バンチ生成では,TEM(1,0)+(0,1)モードレーザにより電子を横方向に閉じ込めつつ進行方向に加速・圧縮する効果を利用し,高粒子密度で数百アト秒程度の短パルス電子ビームの生成に成功した.また,高強度短パルスレーザを裏面に穴を開けた薄膜ターゲットに照射することで,非常に効果的にビームの発散を抑えることに成功するとともに,穴をふさぐように新たに配置した薄膜によりイオンビームのエネルギースペクトルの制御方法も見つけた.今後,がん治療や材料改質などの利用されることを期待している.水中放電現象のシミュレーションを行い,光電離効果が大きな寄与をしていることも突きとめた.材料の微細な加工を目指し,x-y方向に移動可能な数mm径のプラズマジェット形成実験も行った.また,レーザとプラズマ相互作用において,透明半導体を用いて高い電子密度を利用したDARC機構による1THz.程度の放射生成にも成功した.
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