| 研究課題/領域番号 |
17K17764
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| 研究機関 | 福井大学 |
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研究代表者 |
福成 雅史 福井大学, 遠赤外領域開発研究センター, 助教 (80786070)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | ミリ波放電 / 自己組織化 / ジャイロトロン / ミリ波 / シャドウグラフ |
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| 研究実績の概要 |
今年度は、303 GHzジャイロトロンから発生するノイズやミリ波に対する対策を行い、ハイスピードワンショットカメラを放電部に近づけ、より高い空間分解能でミリ波放電構造の計測を行った。また前年度はハイスピードワンショットカメラのトリガにノイズが入り時間分解能に制限があったがノイズ対策により解決し、超臨界条件での1/4波長構造から亜臨界条件での櫛状構造までの変化を入射ミリ波の電界面、磁界面の両面で詳細に計測することができた。さらにシャドウグラフ法によりプラズマ周辺の衝撃波を可視化し観測した。
計測の結果、電界面において超臨界条件下で電界方向に平行に伸びた1/4波長構造のプラズマフィラメントは、放電開始より9 μs程度で粒状に分離し、さらに20μsから入射ビームに平行な櫛状のプラズマフィラメントが形成され始めることが分かった。昨年度の報告では分解能の制限から櫛状のプラズマフィラメントは粒状のプラズマの軌跡であろうと考えていたが、実際にフィラメントが形成されていることが確認された。磁界面ではフィラメント構造は無くプラズマは拡散的となり、60μs程度でその先端が尖り始めることが分かった。また電離波面伝搬速度は櫛状のプラズマフィラメントが形成されると減少した。プラズマ周辺の衝撃波は電離波面伝搬速度が音速に比べ極端に早い超臨界条件では形成されず、亜臨界条件下で形成される。その伝搬速度は亜臨界条件での電離波面進展速度より遅く櫛状プラズマフィラメント形成には寄与していないと考えられる。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
計測の空間分解能、時間分解能を改善することで超臨界条件から亜臨界条件への放電構造の変化を詳細に計測することに世界で初めて成功した。衝撃波とプラズマの中間部での圧力波については計測することができなかったが、シャドウグラフ法によりプラズマ周辺の衝撃波の計測も実施することができた。
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| 今後の研究の推進方策 |
超臨界条件での1/4波長構造については、先行研究において数値計算と実験の一致が得られ、構造形成過程についても理解が進んでいるが、亜臨界条件での櫛状のプラズマフィラメントの形成過程については、未だ十分ではないので物理的な考察を行う。また得られた結果についてまとめ論文を執筆する。
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