2004 年度実績報告書

マイクロ放電プラズマのためのレーザートムソン散乱計測法の確立

研究課題

研究課題/領域番号	16040212
研究機関	九州大学
研究代表者	内野喜一郎九州大学, 大学院・総合理工学研究院, 教授 (10160285)
キーワード	PDP / トムソン散乱 / EUV光源 / 電子密度 / 電子温度 / イオンの荷電数 / 協同的散乱 / マイクロ放電
研究概要	本年度は、(a)プラズマディスプレイパネル(PDP)マイクロ放電、(b)大気中レーザー生成プラズマ、(c)極端紫外(EUV)光源用放電プラズマを測定対象とした。 (a)については非協同的散乱領域(トムソン散乱パラメータα<<1の領域)にある電子密度n_e・電子温度T_eのマイクロ放電プラズマとして、空間分解能50μmを達成した上で、PDPマイクロ放電に普遍的に現れる定在縞の構造を詳細に測定することに成功した。 (b)と(c)は、協同的散乱領域(α>1)にあるプラズマである。(b)の大気中レーザー生成プラズマは研究室内で容易に生成できるので、これをまず対象として協同的散乱で現れるイオン項(イオンの密度、温度および荷電数Zの情報をもつ)と電子項(電子密度と電子温度の情報をもつ)をそれぞれ独立に検出する原理検証実験を行った。その結果、イオン項と電子項の検出に成功するとともに、Z=1とみなせる領域でイオン項と電子項から求めたプラズマの密度と温度はよく一致することを確認し、本研究で製作した計測システムにより協同的散乱領域でのトムソン散乱からプラズマのパラメータを十分な精度で評価できることを示した。 (c)の実験は、熊本大学秋山教授の研究室との共同研究として行った。九大より計測システムを熊本大学に持ち込む形で測定を行ったので、熊本大学で生成されるピンチプラズマ(そのサイズは0.3mm程度)に対して九大のレーザーがうまく同期して入射できるか、また観測系が放電の電磁ノイズで誤動作しないかなどの基本的な問題から解決する必要があった。最終的には、ピンチ時のプラズマサイズが最小となる時刻での測定はまだ十分な精度が確保できていないが、ピンチ後100ns程度の時刻においては電子項を検出し、電子密度・電子温度を得ることに成功した。