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2020 年度 研究成果報告書

偏光変調法を用いたプラズマ偏光分光の高精度化と電子速度分布計測の実証

研究課題

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研究課題/領域番号 18K03576
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分14010:プラズマ科学関連
研究機関京都大学

研究代表者

四竈 泰一  京都大学, 工学研究科, 准教授 (80456152)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワードECH / 電子速度分布 / プラズマ分光 / 偏光 / 衝突輻射モデル / 輻射輸送
研究成果の概要

放電プラズマ中の電子速度分布の非等方性を,電子衝突で生じる原子発光線の偏光を利用して計測するための実験手法を開発した.偏光度と偏光方向を高精度で計測するために偏光変調分光システムを開発し,1%以下の偏光度まで計測できることを確認した.開発したシステムを用いてヘリウムECRプラズマ中の電子速度分布を計測し,ECR面付近の電子速度分布が磁場に垂直方向に大きな平均運動エネルギーを持つことを確認した.さらに,幅広いプラズマへ当該手法を適用することを目的として,水素ECRプラズマ中で水素原子バルマーα線の偏光計測を行った結果,最大約1.5%の偏光度を観測した.

自由記述の分野

プラズマ分光学,光工学

研究成果の学術的意義や社会的意義

等方なマクスウェル分布からずれた非等方な電子の速度分布が関連するプラズマ現象が,近年,宇宙プラズマから産業応用プラズマまで数多く報告されている.これらの報告は,3次元の電子速度分布を基礎パラメータとして把握することが,プラズマ科学を発展させる鍵となることを示している.
電子速度分布の従来の計測法では,速度分布の非等方性の情報まで得ることは容易ではなく,また,接触計測の必要性やプラズマへの擾乱,レーザーや波動の入射・出射ポートの確保,計測可能なプラズマパラメータの制限といった課題がある.本研究では,原子から放射される発光線の偏光を利用し,幅広いパラメータのプラズマに適用可能な手法を開発した.

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公開日: 2022-01-27  

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