非定常非平衡電離プラズマに対する統合的衝突輻射モデルの開発とプラズマ診断の研究

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15540479
• 研究機関: 文部科学省核融合科学研究所
• 研究代表者: MORE Richard M. 核融合科学研究所, 研究・企画情報センター, 教授 (50321617)
• 研究分担者: 季村 峯生 山口大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (00281733) ; 後藤 基志 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助手 (00290916) ; 加藤 隆子 核融合科学研究所, 研究・企画情報センター, 教授 (20115546)
• キーワード: 多価イオン / 酸素イオン / 原子データ / 二電子性再結合過程 / プラズマ分光

研究概要

非平衡プラズマにおける多価イオンの統合的スペクトル線モデルを構築するため、スペクトル線強度を計算するための衝突輻射モデルに必要とされる様々な原子データについて検討を行った。
ベリリウム様酸素イオンが電子との衝突によってボロン様酸素イオンへの再結合を起こす二電子性再結合過程について、詳細な検討と速度係数の計算を行った。ボロン様酸素イオンの励起状態(束縛状態)、二重励起状態(自動電離レベル)について電子レベル構造を調べ、エネルギー準位、自動電離係数、放射遷移確率について、多配位ハートリーフォック法によるコーワンの原子コードおよび相対論的多体摂動理論モデル(RMBPTコード)を用いて計算を行った。ボロン様酸素イオンの各励起状態に対する二電子性再結合速度係数は、これらの原子データを用い、主量子数の大きな二重励起状態までスケール測を用いて考慮して求めた。ボロン様酸素イオンの原子レベル構造として、準位の混合が様々な遷移の振る舞いに大きな影響を及ぼしていることがわかり、これにより二電子再結合速度係数も大きくなることがわかったこのような振る舞いはベリリウム様酸素イオンに対する二電子性再結合速度係数にも見られた。
多価イオンに対する様々な過程の原子データとして、低エネルギー衝突による電離断面積、水素分子との衝突による荷電交換反応、非熱平衡プラズマでの輻射過程、高密度プラズマからの輻射過程などに関しても検討した。
衝突輻射モデルを用いたスペクトル線強度モデルをプラズマ分光計測により得られたスペクトル線と比較して実験室プラズマの性質を調べた

研究成果

• [文献書誌] Yoneda, H.Morikami, K.Ueda, R.More: "Ultra-short pulse laser ellipsometric pump-probe experiments on gold targets"Physical Review Letters. 91. 075004 (2003)
• [文献書誌] H.Yoneda, H.Morikami, K.Ueda, R.More: "Optical Constants of Ultra-Short Pulse Laser-Heated Materal"J.Plasma Fusion Res.. 79. 449 (2003)
• [文献書誌] S.Zou, L.Pichi, M.Kimura, T.Kato: "Total, partial and differential Ionization cross sections at low energy"Phys.Rev.A. 66. 042707 (2003)
• [文献書誌] M.Goto, S.Morita, K.Sawada, et al.: "Determination of the hydrogen and helium ion densities in the initial and final stages of a plasma in the Large Helical Device by optical spectroscopy"Physics of Plasmas. 10,5. 1402-1410 (2003)
• [文献書誌] 後藤基志, 村上泉, 藤本孝: "プラズマ分光入門"プラズマ・核融合学会誌. 79. 1287-1296 (2003)
• [文献書誌] L.Pichl, Y.Li, R.J.Buenker, M.Kimnura: "Charge transfer for the ground state O+(4S) ion in collisions with H2 molecules"J.Chem.Phys.. 368. 82-86 (2003)