先進無電極電気推進機対応プラズマ源の研究開発

2009 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20740317
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: プラズマ科学
• 研究機関: 岩手大学
• 研究代表者: 高橋 和貴 岩手大学, 工学部, 助教 (80451491)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2009
• キーワード: イオン加速 / ダブルレイヤー / 永久磁石 / 高周波プラズマ / 発散磁場 / プラズマ電位構造

研究概要

永久磁石配列を用いて発散型磁場配位を形成し強磁場側にガラス管,高周波アンテナから構成されるプラズマ源を設置した,永久磁石利用発散プラズマ源を,直径約76cm,長さ約100cmの比較的大口径の真空容器に接続し,プラズマ源から排出されるイオンのエネルギー分布関数,プラズマ密度,プラズマ電位構造の計測を行った.その結果,プラズマ源出口近傍にダブルレイヤーによる電位降下が自発的に形成され,超音速イオンビームが励起されていることが明らかになり,これまでに行われた小型真空容器を用いた実験と比較し,観測された無電極イオン加速は下流域の境界条件の影響を受けていないことを実験的に示し,電気推進機への応用が原理上可能であることを示した.

研究成果

• [雑誌論文] Magnetic-field-induced enhancement of ion beam energy in a magnetically expanding plasma using permanent magnets (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Takahashi, Y. Shida, T. Fujiwara
  • 雑誌名: Plasma Sources Science and Technology vol.19 ページ: 025004-1-025004-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characteristics of electron cyclotron waves creating field-aligned and transverse plasma-potential structures (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Takahashi, T. Kaneko, R. Hatakeyama, A. Fukuyama
  • 雑誌名: Plasma Physics and Controlled Fusion vol.51 ページ: 125007-1-125007-11
  • 査読あり
• [雑誌論文] Observation of weakly and strongly diverging ion beams in a magnetically expanding plasmas (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Takahashi, T. Fujiwara
  • 雑誌名: Applied Physics Letters vol.94 ページ: 061502-1-061502-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Supersonic ion beam driven by permanent-magnets-induced double layer in an expanding plasma (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Takahashi, Y. Shida, T. Fujiwara, K. Oguni
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Plasma Science vol.37 ページ: 1532-1536
  • 査読あり
• [雑誌論文] Transport of energetic electrons in a magnetically expanding helicon double layer plasma (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Takahashi, C. Charles, R. Boswell, W. Cox, R. Hatakeyama
  • 雑誌名: Applied Physics Letters vol.94 ページ: 191503-1-191503-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Double layer formation in a low-pressure argon plasma expanded by permanent magnets (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Takahashi, K. Oguni, H. Yamada, T. Fujiwara
  • 雑誌名: Journal of Plasma and Fusion Research SERIES vol.8 ページ: 1269-1272
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spatial characterization of the plasma density in a magnetically expanding plasma using permanent magnets (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Sasaki, K. Takahashi, K. Oguni, T. Fujiwara
  • 雑誌名: Journal of Plasma and Fusion Research SERIES vol.8 ページ: 724-727
  • 査読あり
• [雑誌論文] 発散プラズマ中ダブルレイヤー形成に関与する粒子挙動 (2009)
  • 著者名/発表者名: 高橋和貴, Christine Charles, Rod Boswell, Wes Cox, 畠山力三, 伊藤裕紀, 志田寛, 藤原民也
  • 雑誌名: スペースプラズマ研究会講演論文集 ページ: 29-32
• [雑誌論文] Ion acceleration in a solenoid-free plasma expanded by permanent magnets (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Takahashi, K. Oguni, H. Yamada, T. Fujiwara
  • 雑誌名: Physics of Plasmas vol.15 ページ: 084501-1-084501-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Radial characterization of the electron energy distribution in a helicon source terminated by a double layer (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Takahashi, C. Charles, R. Boswell, R. Hatakeyama
  • 雑誌名: Physics of Plasmas vol.15 ページ: 074505-1-074505-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Double layer created by electron cyclotron resonance heating in an inhomogeneously magnetized plasma with high-speed ion flow (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Takahashi, T. Kaneko, R. Hatakeyama
  • 雑誌名: Physics of Plasmas vol.15 ページ: 072108-1-072108-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Expanding plasma source using permanent magnets for generation of supersonic ion beam (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Takahashi, H. Yamada, T. Fujiwara
  • 雑誌名: Proceedings of International Interdisciplinary-Symposium on Gaseous and Liquid Plasmas ページ: 115-118
  • 査読あり
• [雑誌論文] Polarization reversal of electron cyclotron waves creating plasma-potential structures in laboratory plasmas (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Takahashi, T. Kaneko, R. Hatakeyama
  • 雑誌名: Proceedings of the XXIX General Assembly of the International Union of Radio Science
  • 査読あり
• [学会発表] 高密度ヘリコン波プラズマ中のダブルレイヤー粒子加速 (2010)
  • 著者名/発表者名: 高橋和貴, 小国薫, 谷川隆夫, 篠原俊二郎, 藤原民也
  • 学会等名: 平成21年度スペースプラズマ研究会
  • 発表場所: ISAS/JAXA (神奈川県)
  • 年月日: 2010-03-11
• [学会発表] ダブルレイヤーイオン加速の大出力化へ向けて (2010)
  • 著者名/発表者名: 高橋和貴
  • 学会等名: 平成21年度東北大学電気通信研究所共同プロジェクト研究会
  • 発表場所: 東北大学(宮城県)
  • 年月日: 2010-02-23
• [学会発表] ダブルレイヤーイオン加速制御法の模索 (2009)
  • 著者名/発表者名: 高橋和貴, 志田寛, 藤原民也
  • 学会等名: 宇宙関連プラズマ研究会2009
  • 発表場所: ISAS/JAXA (神奈川県)
  • 年月日: 2009-12-16
• [学会発表] ダブルレイヤー駆動イオンビームへの発散磁場の効果 (2009)
  • 著者名/発表者名: 高橋和貴, 志田寛, 藤原民也
  • 学会等名: 第26回プラズマ核融合学会年会
  • 発表場所: 京都国際交流会館(京都府)
  • 年月日: 2009-12-03
• [学会発表] ダブルレイヤー駆動イオンビームの空間分布に関与するプラズマ電位構造計測 (2009)
  • 著者名/発表者名: 五十嵐勇一, 高橋和貴, 藤原民也
  • 学会等名: 第26回プラズマ核融合学会年会
  • 発表場所: 京都国際交流会館(京都府)
  • 年月日: 2009-12-02
• [学会発表] Enhanced ion acceleration due to the presence of neutralizing electrons in a magnetically expanding plasma (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Takahashi, Y. Shida, T. Fujiwara
  • 学会等名: The 7th General Scientific Assembly of the Asia Plasma and Fusion Association 2009 and the Asia-Pacific Plasma Theory Conference 2009
  • 発表場所: アウガ(青森県)
  • 年月日: 2009-10-29
• [学会発表] Electron energy distributions in a radiofrequency plasma expanded by permanent magnets (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Sasaki, K. Takahashi, T. Fujiwara
  • 学会等名: The 7th General Scientific Assembly of the Asia Plasma and Fusion Association 2009 and the Asia-Pacific Plasma Theory Conference 2009
  • 発表場所: アウガ(青森県)
  • 年月日: 2009-10-28
• [学会発表] High-power operation of a magnetically expanding plasma using permanent magnets (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Oguni, K. Takahashi, Y. Shida, T. Fujiwara
  • 学会等名: The 7th General Scientific Assembly of the Asia Plasma and Fusion Association 2009 and the Asia-Pacific Plasma Theory Conference 2009
  • 発表場所: アウガ(青森県)
  • 年月日: 2009-10-28
• [学会発表] Detailed measurement of the plasma-potential structure in a magnetically expanding plasma (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Igarashi, K. Takahashi, T. Fujiwara
  • 学会等名: 平成21年度電気関係学会東北支部連合大会
  • 発表場所: 東北文化学園大学(宮城県)
  • 年月日: 2009-08-21
• [学会発表] Ion acceleration in a high-density rf plasma expanded by permanent magnets (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Oguni, K. Takahashi, T. Fujiwara
  • 学会等名: 平成21年度電気関係学会東北支部連合大会
  • 発表場所: 東北文化学園大学(宮城県)
  • 年月日: 2009-08-21
• [学会発表] 永久磁石利用発散プラズマ中のダブルレイヤーイオン加速 (2009)
  • 著者名/発表者名: 高橋和貴, 五十嵐勇一, 志田寛, 藤原民也
  • 学会等名: 電気学会プラズマ・パルスパワー・放電合同研究会
  • 発表場所: 同志社大学(京都府)
  • 年月日: 2009-08-06
• [学会発表] 発散プラズマ中ダブルレイヤー形成に関与する粒子挙動 (2009)
  • 著者名/発表者名: 高橋和貴, Christine Charles, Rod Boswell, Wex Cox, 畠山力三, 藤原民也
  • 学会等名: 宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究本部平成20年度スペースプラズマ研究会
  • 発表場所: ISAS/JAXA (神奈川)
  • 年月日: 2009-03-05
• [学会発表] る無電極静電イオン加速 (2008)
  • 著者名/発表者名: 高橋和貴, 藤原民也
  • 学会等名: 宇宙関連プラズマ研究会2008
  • 発表場所: ISAS/JAXA (神奈川)
  • 年月日: 2008-12-16
• [学会発表] 永久磁石利用発散型プラズマ源の基礎特性 (2008)
  • 著者名/発表者名: 小国薫, 高橋和貴, 藤原民也
  • 学会等名: 電気学会プラズマ研究会
  • 発表場所: 東北大学(宮城県)
  • 年月日: 2008-10-31
• [学会発表] 永久磁石利用発散プラズマ中のダブルレイヤー形成 (2008)
  • 著者名/発表者名: 高橋和貴, 山田弘, 藤原民也
  • 学会等名: 日本物理学会2008年秋季大会
  • 発表場所: 岩手大学(岩手県)
  • 年月日: 2008-09-21
• [学会発表] Spatial characterization of the plasma density in a magnetically expanding plasma using permanent magnets (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Sasaki, K. Takahashi, K. Oguni, T. Fujiwara
  • 学会等名: International Congress on Plasma Physics 2008
  • 発表場所: Fukuoka International Congress Center (Fukuoka, Japan)
  • 年月日: 2008-09-09
• [学会発表] Double layer formation in a low-pressure argon plasma expanded by permanent magnets (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Takahashi, K. Oguni, H. Yamada, T. Fujiwara
  • 学会等名: International Congress on Plasma Physics 2008
  • 発表場所: Fukuoka International Congress Center (Fukuoka, Japan)
  • 年月日: 2008-09-09
• [学会発表] Electron energy distribution functions correlating with the formation of a helicon double layer (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Takahashi, C. Charles, R. Boswell, R. Hatakeyama
  • 学会等名: International Congress on Plasma Physics 2008
  • 発表場所: Fukuoka International Congress Center (Fukuoka, Japan)
  • 年月日: 2008-09-09
• [学会発表] Expanding plasma source using permanent magnets for generation of supersonic ion beam (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Takahashi, H. Yamada, T. Fujiwara
  • 学会等名: International Interdisciplinary-Symposium on Gaseous and Liquid Plasmas
  • 発表場所: Tohoku University (Miyagi, Japan)
  • 年月日: 2008-09-03
• [学会発表] Density profile of a magnetically expanding plasma using permanent-magnet arrays (2008)
  • 著者名/発表者名: 佐々木智世, 高橋和貴, 向川政治, 高木浩一, 藤原民也
  • 学会等名: 電気関係学会東北支部平成20年度連合大会
  • 発表場所: 日本大学工学部(福島県)
  • 年月日: 2008-08-22
• [学会発表] Basic characteristics of an expanding plasma using permanent magnets (2008)
  • 著者名/発表者名: 小国薫, 高橋和貴, 向川政治, 高木浩一, 藤原民也
  • 学会等名: 電気関係学会東北支部平成20年度連合大会
  • 発表場所: 日本大学工学部(福島県)
  • 年月日: 2008-08-22
• [学会発表] 永久磁石利用へリコンプラズマ中の静電粒子加速 (2008)
  • 著者名/発表者名: 高橋和貴, 山田弘, 藤原民也
  • 学会等名: 電気関係学会東北支部平成20年度連合大会
  • 発表場所: 日本大学工学部(福島県)
  • 年月日: 2008-08-21
• [学会発表] Polarization reversal of electron cyclotron waves creating plasma-potential structures in laboratory plasmas (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Takahashi, T. Kaneko, R. Hatakeyama
  • 学会等名: The XXIX General Assembly of the International Union of Radio Science
  • 発表場所: Hyatt Regency Hotel (Chicago, USA)
  • 年月日: 2008-08-15
• [学会発表] 永久磁石を用いた発散プラズマ中超音速イオン流形成 (2008)
  • 著者名/発表者名: 高橋和貴, 小国薫, 佐々木智世, 山田弘, 藤原民也
  • 学会等名: 第7回核融合エネルギー連合講演会
  • 発表場所: 青森市民ホール(青森県)
  • 年月日: 2008-06-20