研究課題
プラズマ中に数ミクロン程度の微粒子が存在し、微粒子とプラズマが相互作用する複合系はコンプレックスプラズマと呼ばれる。プラズマ中では微粒子は大きな帯電量を持つことが知られており、微粒子間に働くクーロンエネルギーがそれ自身の持つ熱エネルギーよりも大きくなり、微粒子群は強結合としての性質を示す。微粒子はその重い質量ゆえに室温においてはその運動エネルギーは大きくなり、比較的ゆるやかな強結合状態にあると考えられる。室温実験装置YCOPEXはほぼ水平に置かれた円筒状のガラス管で、r f放電によりプラズマを作り、そこに微粒子を注入して、大面積(1mx.2m)で2次元面でシース上に浮遊する微粒子クラスターの生成に成功している。CCDカメラにより微粒子の挙動を観測できるような工夫がされている。またガラス管を傾斜させることにより、微粒子に流れをつくり、流体としての微粒子群も観測した。常温コンプレックスプラズマに対して、液体ヘリウム蒸気中のコンプレックスプラズマでは微粒子の温度が下がり、したがって結合係数が非常に大きくなり一つ一つの微粒子を視覚的に観測できるような強結合系が実現される可能性がある。これまでに液体ヘリウムを使った環境下で、コンプレックスプラズマの実験的実現に向かって研究をすすめてきた。液体ヘリウム蒸気中で放電によりプラズマを安定に生成することに成功し、高速度CCDカメラを用いた3次元のPTV(Particle Tracking Velocimetory)観測システムを構築することで、プラズマ中に投入された微粒子の動的挙動を追い、帯電過程などについての温度依存性を明らかにしてきた。
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