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本研究は、衝撃波前方で生成されるプリカーサ電子が衝撃波背後の熱化学的非平衡過程に及ぼす影響を解明を目的としている。本研究では、アルゴンを対象として上記目的を達成するために研究を実施した。研究期間内には、アルゴンプラズマを対象とした衝突・輻射モデルの開発、衝撃波前方のプリカーサ電子の生成機構の解明、水素原子バルマー線を利用した衝撃波背後の電離過程の解明、２波長マッハツェンダー干渉計測システムの開発に取組んだ。
初年度実施したプリカーサ電子の生成機構の解明では、トリプルプローブ計測、発光分光計測及び理論解析を実施した。これより、衝撃波前方のプリカーサ電子の生成を証明してその電子温度と電子密度の空間分布特性を明らかにした。また理論解析を実施したところ光電離を仮定した場合、計測した電子温度と電子密度を再現することが分かった。さらに仮定した光電離反応で生成されるアルゴンイオンを発光分光計測で計測して妥当性を検証することに成功した。以上本研究より、アルゴン衝撃波前方で生成されるプリカーサ電子の生成機構は光電離反応であることが明らかになった。また本成果は、学術論文として投稿し掲載済みである。
最終年度は、衝撃波背後の電離過程の解明では、多点同時分光計測システムを用いてスペクトル空間分布特性を取得した。そして計測した水素原子のバルマー線のシュタルク広がりを利用して電子密度の空間分布特性を取得することに成功した。取得した電子密度の空間分布特性より、衝撃波背後で輻射エネルギー損失が生じることが分かった。そしてこの輻射エネルギー損失は、プリカーサ電子の生成機構である光電離反応のエネルギー源であることが明らかになった。
以上本研究からプリカーサ電子は、衝撃波背後の熱化学過程に大きな影響を及ぼすことが明らかになった。
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