極低温環境下におけるコンプレックスプラズマの研究

2009 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19340173
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: プラズマ科学
• 研究機関: 横浜国立大学
• 研究代表者: 石原 修 横浜国立大学, 工学研究院, 教授 (20313463)
• 研究分担者: 津島 晴 横浜国立大学, 工学研究院, 准教授 (90171991) ; 真銅 雅子 横浜国立大学, 工学研究院, 特別研究教員 (10345481)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2009
• キーワード: コンプレックスプラズマ

研究概要

プラズマ中に微粒子を含む系はコンプレックスプラズマと呼ばれる。コンプレックスプラズマの新しい物性として、帯電微粒子とプラズマの相互作用により生まれる物性を研究した。また、これまで例のなかった極低温環境下でのプラズマ生成を試み、プラズマ中に微粒子を注入して、極低温コンプレックスプラズマとして、新たな物理現象の研究に取り組んだ。帯電状態、シース中での動的挙動が明らかにされた。

研究成果

• [雑誌論文] Dust charge in collisional plasma in liquid helium vapor (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Shindo, N. Uotani, O. Ishihara
  • 雑誌名: Journal of Plasma and Fusion Research Series 8 ページ: 65-68
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electron acceleration by oscillating electric field (2009)
  • 著者名/発表者名: A. Tsushima, O. Ishihara
  • 雑誌名: Journal of Plasma and Fusion Research Series 8 ページ: 294-297
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dust dynamics in cryogenic environment (2009)
  • 著者名/発表者名: W. Sekine, O. Ishihara, M. Rosenberg
  • 雑誌名: Journal of Plasma and Fusion Research Series 8 ページ: 290-293
  • 査読あり
• [雑誌論文] Coulomb cluster in a plasma under cryogenic environment (2009)
  • 著者名/発表者名: J. Kubota, C. Kojima, W. Sekine, O. Ishihara
  • 雑誌名: Journal of Plasma and Fusion Research Series 8 ページ: 286-289
  • 査読あり
• [雑誌論文] Charging of Dust Particles in Magnetic Field (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Tomita, T. Yamada, O. Ishihara
  • 雑誌名: Journal of Plasma and Fusion Research Series 8 ページ: 273-276
  • 査読あり
• [雑誌論文] Measurements of electric charge and screening length of micro-particles (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Nakamura, O. Ishihara
  • 雑誌名: Physics of Plasmas 16 ページ: 043704-1-043704-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Experiments of fine particle plasmas for observation of critical phenomena, Proceedings of Third International Symposium on Physical Science in Space 2008 (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Hayashi, K. Takahashi, H. Totsuji, O. Ishihara, S. Hamaguchi, N. Sato, Y. Watanabe, S. Adachi, M. Takayanagi
  • 雑誌名: J. Jpn. Soc. Microgravity Appl. 25 ページ: 349-352
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dust Dynamics in Wake Channel, Proceedings of Third International Symposium on Physical Science in Space 2008 (2008)
  • 著者名/発表者名: C. Kojima, J. Kubota, Y. Tashima, O. Ishihara
  • 雑誌名: J. Jpn. Soc. Microgravity Appl. 25 ページ: 353-356
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Complex Plasma Device of Large Surface Area (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Nakamura, O. Ishihara
  • 雑誌名: Review of Scientific Instruments 79 ページ: 033504-1-033504-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Configurations of Coulomb Clusters in Plasma (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Kamimura, Y. Suga, O. Ishihara
  • 雑誌名: Physics of Plasmas 14 ページ: 123706-1-123706-11
  • 査読あり
• [雑誌論文] Complex Plasma : Dusts in Plasma (2007)
  • 著者名/発表者名: O. Ishihara
  • 雑誌名: Journal of Physics D: Appl. Phys. 40 ページ: R121-R147
  • 査読あり
• [学会発表] 極低温下コンプレックスプラズマ中の微粒子の帯電量評価 (2010)
  • 著者名/発表者名: 関根航、石原修
  • 学会等名: 日本物理学会2009年秋季大会
  • 発表場所: 熊本大学
  • 年月日: 20100925-20100928
• [学会発表] 液体ヘリウム蒸気中での微粒子の帯電変化測定実験 (2010)
  • 著者名/発表者名: 魚谷夏子、眞銅雅子、石原修
  • 学会等名: 日本物理学会2009年秋季大会
  • 発表場所: 熊本大学
  • 年月日: 20100925-20100928
• [学会発表] 磁場中微粒子群の回転運動に対するプラズマ温度依存性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 久保田潤平、上野昌史、田島祐輝、関根航、石原修
  • 学会等名: 日本物理学会2009年秋季大会
  • 発表場所: 熊本大学
  • 年月日: 20100925-20100928
• [学会発表] 現代プラズマ科学の最前線～学際連携によるプラズマ理工学のさらなる展開 (2010)
  • 著者名/発表者名: 石原修
  • 学会等名: 日本物理学会第64回年次大会
  • 発表場所: 立教大学
  • 年月日: 20100327-20100330
• [学会発表] 微粒子プラズマ乱流生成の試み (2010)
  • 著者名/発表者名: 齋藤和史、中村良治、小島力、石原修
  • 学会等名: 日本物理学会第64回年次大会
  • 発表場所: 立教大学
  • 年月日: 20100327-20100330
• [学会発表] 帯電微粒子超音速流のシミュレーション (2010)
  • 著者名/発表者名: 米澤逸人, 瀬戸章, 上村鉄雄, 齋藤和史, 中村良治, 石原修
  • 学会等名: 日本物理学会第65回年次大会
  • 発表場所: 岡山大学
  • 年月日: 20100320-20100323
• [学会発表] コンプレックス・プラズマの微粒子の電荷量と遮蔽長の測定II (2010)
  • 著者名/発表者名: 中村良治、石原修
  • 学会等名: 平成20年度スペース・プラズマ研究会
  • 発表場所: 宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究本部、相模原
  • 年月日: 20100305-20100306
• [学会発表] 国際宇宙ステーションにおける微粒子プラズマ実験 (2010)
  • 著者名/発表者名: 林康明, 高橋和生, 東辻浩夫, 石原修, 三重野哲, 上村鉄雄, 佐藤徳芳, 渡辺征夫, 足立聡, 高柳昌弘
  • 学会等名: 第26回宇宙利用シンポジウム, (宇宙航空研究開発機構
  • 発表場所: 相模原
  • 年月日: 20100125-20100126
• [学会発表] Simulation on Void Structure in the Flow of Dust Particles (2009)
  • 著者名/発表者名: A. Seto, T. Kamimura, Y. Saitou, Y. Nakamura, O. Ishihara
  • 学会等名: 10th Workshop on fine particle plasmas
  • 発表場所: NIFS, Toki, Japan
  • 年月日: 20091126-20091127
• [学会発表] Dust grain charging in a collisional plasma under cryogenic temperature (2009)
  • 著者名/発表者名: N. Uotani, J. Kubota, M. Chikasue, W. Sekine, M. Shindo, O. Ishihara
  • 学会等名: The 7th General Scientific Assembly of the Asia Plasma and Fusion Association
  • 発表場所: Aomori, Japan
  • 年月日: 20091027-20091030
• [学会発表] Absorption Cross-section of Plasma Particles to Spherical Probe in Weak Magnetic Field (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Tomita, G. Kawamura, O. Ishihara, D. Tskhakaya
  • 学会等名: 8th International Workshop on Electric Probes in Magnetized Plasmas
  • 発表場所: Innsbruck
  • 年月日: 20090921-20090925
• [学会発表] 極低温環境下における微粒子とプラズマの相互作用 (2009)
  • 著者名/発表者名: 関根航、石原修、Marlene Rosenberg
  • 学会等名: 日本物理学会2008年秋季大会
  • 発表場所: 岩手大学
  • 年月日: 20090920-20090923
• [学会発表] 極低温環境におけるプラズマ中の微粒子の帯電量 (2009)
  • 著者名/発表者名: 久保田潤平、小島力、関根航、中村良治、石原修
  • 学会等名: 日本物理学会2008年秋季大会
  • 発表場所: 岩手大学
  • 年月日: 20090920-20090923
• [学会発表] Cryogenic Complex Plasma Experiment, International Symposium on Cutting Edge Plasma Physics (2009)
  • 著者名/発表者名: O. Ishihara
  • 学会等名: The Abdus Salam International Centre for Theoretical Physics, Trieste, Italy
  • 発表場所: Invited Talk
  • 年月日: 20090824-20080828
• [学会発表] 微粒子に及ぼす中性粒子抵抗力の測定 (2009)
  • 著者名/発表者名: 中村良治、石原修
  • 学会等名: 平成19年度スペース・プラズマ研究会
  • 発表場所: 宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究本部、相模原
  • 年月日: 20090327-20090328
• [学会発表] Marlene Rosenberg, 極低温下のコンプレックスプラズマ物理に対する理論的考察 (2009)
  • 著者名/発表者名: 関根航, 石原修
  • 学会等名: 日本物理学会第63回年次大会
  • 発表場所: 近畿大
  • 年月日: 20090322-20090326
• [学会発表] Planning of research project on fine particle plasmas (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Hayashi, S. Iizuka, O. Ishihara, H. Totsuji, S. Adachi, T. Mieno, T. Masuzaki, T. Mukai, N. Sato, Y. Watanabe
  • 学会等名: 9th Workshop on fine particle plasmas
  • 発表場所: NIFS, Toki, Japan
  • 年月日: 20081218-20081219
• [学会発表] Charging of positively charged dust particle in weak magnetic field (2008)
  • 著者名/発表者名: Y.Tomita, G.Kawamura, O.Ishihara
  • 学会等名: The 18th International Toki Conference
  • 発表場所: Ceratopia Toki, Toki Gifu JAPAN
  • 年月日: 20081209-20081212
• [学会発表] マグネトロンプラズマを用いた微粒子プラズマ実験 (2008)
  • 著者名/発表者名: 溝端洋平, 石原修, 他
  • 学会等名: 日本マイクログラビティ応用学会(jasma)
  • 発表場所: 京都大学
  • 年月日: 20081125-20081126
• [学会発表] 極低温環境下におけるダスト微粒子群の拡散過程 (2008)
  • 著者名/発表者名: 関根航, 石原修
  • 学会等名: 日本天文学会年会
  • 発表場所: 岐阜大学
  • 年月日: 20080926-20080928
• [学会発表] ダスト微粒子が形成するクーロン結晶シミュレーション (2008)
  • 著者名/発表者名: 須賀裕太, 上村鉄雄, 石原修
  • 学会等名: 日本物理学会第62回年次大会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 20080921-20080924
• [学会発表] Dust Structures in Complex Plasma (2008)
  • 著者名/発表者名: O. Ishihara, T. Kamimura
  • 学会等名: Satellite Meeting on Plasma Physics and Advanced Applications in ASO, ASO Ikoi-no-Mura
  • 発表場所: Aso, Kumamoto, Japan(Invited talk)
  • 年月日: 20080912-20080914
• [学会発表] Dust charge in collisional plasma in liquid helium vapor (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Shindo, N. Uotani, O. Ishihara
  • 学会等名: International Congress on Plasma Physics 2008
  • 発表場所: Fukuoka, Japan
  • 年月日: 20080908-20090912
• [学会発表] Complex Plasma Research under Extreme Conditions, Fifth International Conference on Physics of Dusty Plasma (ICPDP5) (Ponta Delgada (2008)
  • 著者名/発表者名: O. Ishihara
  • 学会等名: Ponta Delgada, Azores, Portugal
  • 発表場所: (Invited talk)
  • 年月日: 20080518-20080521
• [学会発表] Dust Charge in Cryogenic Environment (2008)
  • 著者名/発表者名: J. Kubota, C. Kojima, W. Sekine, O. Ishihara
  • 学会等名: Fifth International Conference on Physics of Dusty Plasma
  • 発表場所: Ponta Delgada, Azores, Portugal(Book of Abstracts)
  • 年月日: 20080518-20080521
• [学会発表] コンプレックスプラズマにおける微粒子の挙動 (2008)
  • 著者名/発表者名: 石原修
  • 学会等名: 海洋研究開発機構「階層構造の科学」研究会
  • 発表場所: 神奈川県箱根湯河原温泉おんやど惠(招待講演)
  • 年月日: 20080328-20080329
• [学会発表] 平成19年度ワーキンググループ活動報告-次期実験装置PK-4を利用した微小重力実験計画検討 (2008)
  • 著者名/発表者名: 足立聡、石原修, 他
  • 学会等名: 第24回宇宙利用シンポジウム
  • 発表場所: 相模原
  • 年月日: 20080117-20080118
• [学会発表] プラズマ中微粒子の合成・拡散・構造化(ワーキンググループ活動報告) (2008)
  • 著者名/発表者名: 三重野哲、石原修, 他
  • 学会等名: 第24回宇宙利用シンポジウム
  • 発表場所: 相模原
  • 年月日: 20080117-20080118
• [学会発表] 微小重力環境下微粒子プラズマ研究の展開 (2008)
  • 著者名/発表者名: 林康明、石原修, 他
  • 学会等名: 第24回宇宙利用シンポジウム
  • 発表場所: 相模原
  • 年月日: 20080117-20080118
• [学会発表] 2次元的な微粒子の挙動 (2008)
  • 著者名/発表者名: 斎藤和史, 石原修, 中村良治
  • 学会等名: 宇宙関連プラズマ研究会(宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究本部(JAXA/ISAS)
  • 発表場所: 相模原市
  • 年月日: 2008-12-16
• [学会発表] Measurement of dust charge attached in a plasma with high gas pressure (2007)
  • 著者名/発表者名: M. Shindo, Y. Fukuda, N. Hosoi, O. Ishihara
  • 学会等名: 8th Workshop on fine particle plasmas
  • 発表場所: NIFS, Toki, Japan
  • 年月日: 20071220-20071221
• [学会発表] クーロン結晶における極低温環境下のプラズマの影響 (2007)
  • 著者名/発表者名: 三田克敏, 小島力, 久保田潤平, 田島祐輝、石原修
  • 学会等名: プラズマ・核融合学会24回年会
  • 発表場所: 姫路
  • 年月日: 20071127-20071130
• [学会発表] シース中をイオン風に逆らって進む微粒子の観測 (2007)
  • 著者名/発表者名: 小島力, 久保田潤平, 石原修
  • 学会等名: プラズマ・核融合学会第24回年会
  • 発表場所: 姫路
  • 年月日: 20071127-20071130
• [学会発表] 一様弱磁場中の球形ダストへの荷電粒子の吸収 (2007)
  • 著者名/発表者名: 山田貴敏, 冨田幸博, 石原修
  • 学会等名: プラズマ・核融合学会第24回年会
  • 発表場所: 姫路
  • 年月日: 20071127-20071130
• [学会発表] Experiments of fine particle plasmas toward observation of critical phenomena (2007)
  • 著者名/発表者名: Y. Hayashi, O. Ishihara, et.al.
  • 学会等名: hird International Symposium on Physical Sciences in Space
  • 発表場所: Nara, Japan
  • 年月日: 20071022-20071026
• [学会発表] The Structure Formation of Coulomb Clusters, Summer College on Plasma Physics (2007)
  • 著者名/発表者名: O. Ishihara
  • 学会等名: Abdus Salam International Centre for Theoretical Physics
  • 発表場所: Trieste, Italy(Invited talk)
  • 年月日: 20070820-20070824
• [学会発表] Cold dust cluster in the liquid helium environment (2007)
  • 著者名/発表者名: W. Sekine, O. Ishihara
  • 学会等名: he 9th International Workshop on the Interrelationship between Plasma Experiments in Laboratoryand Space
  • 発表場所: Palm Cove Resort, Cairns, Australia
  • 年月日: 20070805-20070810
• [学会発表] Rotation of a dust cluster in a plasma with magnetic field at cryogenic temperature
  • 著者名/発表者名: M. Ueno, J. Kubota, O. Ishihara
  • 学会等名: ibid
• [学会発表] Thermal effect on charged dust particles in a plasma under cryogenic condition
  • 著者名/発表者名: M. Chikasue, N. Uotani, K. Takakura, M. Shindo, O. Ishihara
  • 学会等名: ibid
• [学会発表] Charged dust particles in diffused plasma on liquid surface
  • 著者名/発表者名: K. Takakura, N. Uotani, M. Chikasue, J. Kubota, O. Ishihara
  • 学会等名: ibid
• [学会発表] nteraction of the flow of dust particles in a plasma with a biased obstacle
  • 著者名/発表者名: Y. Saitou, Y. Nakamura, O. Ishihara
  • 学会等名: ibid
• [学会発表] Cryogenic effect on dust grain charging in a plasma
  • 著者名/発表者名: W. Sekine, O. Ishihara
  • 学会等名: ibid
• [学会発表] 帯電微粒子流におけるボイド構造のシミュレーション
  • 著者名/発表者名: 瀬戸章, 上村鉄雄, 齋藤和史, 中村良治, 石原修
  • 学会等名: ibid
• [学会発表] 微粒子流中におかれた障害物の下流における微粒子の振る舞い
  • 著者名/発表者名: 齋藤和史、中村良治、石原修
  • 学会等名: ibid
• [学会発表] Transition from dust charging in a plasma to decharging in helium gas
  • 著者名/発表者名: N. Uotani, M. Shindo, O. Ishihara
  • 学会等名: ibid
• [学会発表] Charging of dust particles in weak magnetic field
  • 著者名/発表者名: Y. Tomita, G. Kawamura, T. Yamada, O. Ishihara
  • 学会等名: ibid
• [学会発表] Charged dust particles on the surface of liquid helium
  • 著者名/発表者名: W. Sekine, O. Ishihara
  • 学会等名: ibid
• [学会発表] Variation of a macroscopic physical quantity in the presence of dust particles in a plasma
  • 著者名/発表者名: K. Abe, C. Kojima, J. Kubota, O. Ishihara
  • 学会等名: ibid
• [学会発表] Charged dust floatation on the surface of liquid helium
  • 著者名/発表者名: C. Kojima, J. Kubota, K. Abe, O. Ishihara
  • 学会等名: ibid
• [学会発表] Dust charge in a plasma surrounded by cryogenic liquid
  • 著者名/発表者名: J. Kubota, C. Kojima, K. Abe, O. Ishihara
  • 学会等名: ibid
• [学会発表] Dust dynamics in cryogenic environment ibid.
  • 著者名/発表者名: W. Sekine, O. Ishihara, M. Rosenberg
• [学会発表] Observation of dusts structure in cryogenic environment
  • 著者名/発表者名: J. Kubota, C. Kojima, W. Sekine, O. Ishihara
  • 学会等名: ibid
• [学会発表] Charging of Dust Particles in Magnetic Field
  • 著者名/発表者名: Y. Tomita, T. Yamada, O. Ishihara
  • 学会等名: ibid
• [学会発表] Electron acceleration by oscillating electric field
  • 著者名/発表者名: A. Tsushima, O. Ishihara
  • 学会等名: ibid
• [学会発表] Ordering of Fine Particles in a Planar Magnetron Plasma
  • 著者名/発表者名: Y. Hayashi, K. Takahashi, H. Totsuji, O. Ishihara, N. Sato, Y. Watanabe, S. Adachi
  • 学会等名: ibid
• [学会発表] 極低温環境におけるプラズマ中のダストの帯電量
  • 著者名/発表者名: 久保田潤平、小島力、石原修
  • 学会等名: ibid
• [学会発表] 液体ヘリウム蒸気中のプラズマで帯電した微粒子の帯電量測定
  • 著者名/発表者名: 眞銅雅子、福田雄介、細井信宏、石原修
  • 学会等名: ibid
• [学会発表] 電微粒子群が形成するヘリカル構造
  • 著者名/発表者名: 須賀裕太、上村鉄雄、石原修
  • 学会等名: ibid
• [学会発表] Moving dust particles up with damped oscillation in the sheath
  • 著者名/発表者名: J. Kubota, C. Kojima, O. Ishihara
  • 学会等名: ibid
• [学会発表] Observation of random motion of charged dust particles in a cryogenic plasma
  • 著者名/発表者名: C. Kojima, K. Mita, J. Kubota, Y. Tashima, O. Ishihara
  • 学会等名: ibid
• [学会発表] Diffusion process of dust particle in cryogenic environment
  • 著者名/発表者名: W. Sekine, O. Ishihara
  • 学会等名: ibid
• [学会発表] Helical Structures Formed by Charged Dust Particles
  • 著者名/発表者名: W. Sekine, O. Ishihara
  • 学会等名: ibid
• [学会発表] Measurement of Neutral Drag Force on Microparticles
  • 著者名/発表者名: Y. Nakamura, O. Ishihara
  • 学会等名: ibid
• [学会発表] Experimental investigation on conditions of microgravity experiment for critical point in dusty plasmas
  • 著者名/発表者名: S. Adachi, O. Ishihara, et al.
  • 学会等名: ibid
• [学会発表] Dust dynamics in wake channel
  • 著者名/発表者名: C. Kojima, J. Kubota, Y. Tashima, O. Ishihara
  • 学会等名: ibid
• [学会発表] 液体ヘリウム表面近傍に形成される帯電微粒子群の構造II
  • 著者名/発表者名: 福田雄介, 細井信宏, 眞銅雅子, 石原修
  • 学会等名: ibid
• [学会発表] Configurations of Coulomb Clusters in Complex Plasma
  • 著者名/発表者名: O. Ishihara, T. Kamimura
  • 学会等名: ibid
  • 発表場所: (Invited talk)
• [図書] Experiments on Cryogenic Complex Plasma, in“New Developments in Nonlinear Plasma Physics, "ed. by B. Eliasson and P. K. Shukla (2009)
  • 著者名/発表者名: O. Ishihara, et al.
  • 総ページ数: 110-126
  • 出版者: AIP Conf. Proc
• [図書] Study of Complex Plasmas, in Nano-and Micromaterials, ed (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Shindo, O. Ishihara, K. Ohno, M. Tanaka, J. Takeda, Y. Kawazoe
  • 総ページ数: 313-327
  • 出版者: Springer Berlin Heidelberg
• [図書] Complex Plasma Research under Extreme Conditions, in Multifacets of Dusty Plasmas, edited by J. T. Mendonca, et al (2008)
  • 著者名/発表者名: O. Ishihara
  • 総ページ数: 139-142
  • 出版者: AIP Conference Series
• [図書] Dust Charge in Cryogenic Environment, Multifacets of Dusty Plasmas (2008)
  • 著者名/発表者名: J. Kubota, C. Kojima, W. Sekine, O. Ishihara, T. Mendonca, D. P. Resends, P. K. Shukla
  • 総ページ数: 235-236
• [図書] Ordering of Fine Particles in a Planar Magnetron Plasma
  • 著者名/発表者名: Y. Hayashi, K. Takahashi, H. Totsuji, O. Ishihara, N. Sato, Y. Watanabe, S. Adachi
  • 総ページ数: 221-222
• [図書] Complex Plasma Research under Extreme Conditions
  • 著者名/発表者名: O. Ishihara
  • 総ページ数: 139-142