研究課題
本研究の目的は，キャビテーション気泡の膨張・収縮過程において気泡内に放電し帯電させ，崩壊圧縮時に形成される高電界により加速された電子を気泡内の金属ターゲットに衝突させＸ線を発生させる革新的な極微小Ｘ線点源の原理を提案し実証することにある．令和元年度に実施した内容は以下の通りである．平成30年度に作製した気泡生成観測装置を利用し，水と絶縁油の崩壊時の様子を観察し，絶縁油の粘度が気泡挙動に大きな影響を与えることを明らかにした．さらに，放電により電荷を保持できる絶縁油の場合に，崩壊時の最小気泡径がより大きくなり，崩壊時の気泡収縮速度も減少するなど，クーロン反発による影響が示された．これは，電荷を考慮した数値解析によっても確認した．さらに，気泡内の圧力は，崩壊時の最小気泡径に大きく影響を与えるため，電荷集積や発光を促進させるためには重要な因子となる．そこで，気泡内の圧力計測法の開発を行った．気泡は，ワイヤ状の電極を平行に設置し，電極間にレーザーを収束させ気泡を発生させ，気泡が成長するとワイヤ電極が気泡内のガス領域に直接露出するようにした．気泡径が大きくなると気泡内の圧力が低下し，電圧を印加したワイヤ電極間で放電が発生する．この放電開始電圧と，圧力と電極間距離の積との間にあるパッシェンの法則と呼ばれる関係を用いると，圧力を求めることができる．これより，本研究では最大径における圧力が0.4気圧程度であることを明らかにした．これは，従来推定されていた圧力よりも非常に大きいため，さらなる検証が必要ではあるが，最大径時の圧力の低減が圧縮時の電荷密度向上，すなわちX線放射のために必要であることを示すことができた．
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Journal of Electrostatics
巻: 103 ページ: 103414(6 pages)
10.1016/j.elstat.2019.103414
