| 研究課題/領域番号 |
19540389
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
藤田 文行 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助教 (10002312)
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| 研究分担者 |
古坂 道弘 北海道大学, 大学院・工学研究科, 教授 (60156966)
金子 純一 北海道大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (90333624)
西山 修輔 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助教 (30333628)
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| キーワード | コンプレックスプラズマ / プラズマクリスタル / ダストシェイカー / 非平衡状態 / 自己組織化 / 高速フーリエ変換 / レーザー散乱 / 動画解析 |
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| 研究概要 |
プラズマに対する微粒子の導入から、プラズマクリスタル形成までの動的挙動の計測と理論解析が研究目的である。超音波振動子で駆動するダストシェイカーを開発した。19年度において、微粒子落下の状況を高速度ビデオカメラで撮影し、ディジタル画像として記録するシステムを構築した。さらに、画像解析のプログラムを整備した。プラズマ中に浮遊した微粒子は結晶構造になる。レーザー光によって散乱された微粒子からの光をビデオカメラで撮影し、動画像解析を行った。微粒子の位置座標の時間変動を求めた。これらのデータを高速旨フーリエ変換法によって解析し、結晶を形成している微粒子の平衡位置からの変位の振動スペクトルを得た。プラズマクリスタルが低周波数で振動していることは、Ishihara等によって理論的に予測されていたが、本研究によって実験的に確認された。振動周波数は数Hzから十数Hzであった。
20年度 : 定在縞を持つ陽光柱プラズマという秩序状態に、外部から微粒子を導入することでコンプレックスプラズマとする。このプラズマにおける新たな秩序状態(プラズマクリスタル)形成過程を実測し、データ解析を行った。安定な結晶が生成される放電条件で放電させておき、直径10μmの微粒子を落下させると、プラズマ内で微粒子の浮遊が起こり、次いで"気体または液体状態"となり、落下後数十秒以内でプラズマクリスタル状態へ移行していくことを観測した。この新たな秩序の形成過程を評価するために、画像データから対相関関数(動径分布関数)を求めるアルゴリズムを開発した。
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