2009 Fiscal Year Annual Research Report
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19340173
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| Research Institution | Yokohama National University |
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Principal Investigator |
石原 修 Yokohama National University, 工学研究院, 教授 (20313463)
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| Keywords | コンプレックスプラズマ / ダストプラズマ / クーロンクラスター / 自己組織化 / 強結合プラズマ / 極低温プラズマ / 微粒子 / 螺旋構造 |
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| Research Abstract |
コンプレックスプラズマの基礎研究を実験的、理論的、シミュレーションを使って取り組んだ。液体ヘリウムを使った極低温環境下でプラズマを放電により生成し、その中に1ミクロン程度の微粒子を注入し、微粒子の帯電状態や微粒子群が形成する構造について調べた。プラズマ中の微粒子はレーザー照射により、個々の微粒子が輝き、CCDカメラによる観測が可能で、物理現象が運動論的観点から理解できるのが特徴である。実験装置はガラスデュワーを用いた全長が80cm、内径10cmの大型冷却装置YD-1(液体窒素または液体ヘリウムで周囲を冷やしたガラス管の中でヘリウムガスを入れ、rf放電させプラズマを生成)、ガラスデュワー全長1m、内径16cmのYD-2(液体ヘリウムの蒸気中でrf放電によりプラズマを生成)、そして全長40cm、内径10cmの小型冷却装置YD-3(液体ヘリウム蒸気中でプラズマ生成)を使った。プラズマの中に注入された微粒子(ダスト)としては1ミクロン程度の絶縁体〔アクリル微粒子〕または金属導体球を用い、プラズマ中に浮遊し、その挙動は2台のカメラを使った高速度デジタル入力システムで映像化し、3次元動画計測ソフトウエアにより微粒子の軌跡を追うことができた。微粒子の帯電量を見積もり、常温プラズマ中における帯電量より大幅な減少の原因が中性粒子との衝突に起因することを突き止めた。さらに極低温環境下のプラズマ生成と、そのプラズマ中に微粒子が入ることにより強結合系としてのクーロンクラスターの基礎物理の研究をすすめた。常温コンプレックスプラズマを使った実験では微粒子流がポテンシャル障壁に当たって、衝撃波を作ることを見出し、シミュレーションにより検証した。
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[Journal Article]2009
Author(s)
O.Ishihara, W.Sekine, J.Kubota, N.Uotani, M.Chikasue, M.Shindo
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Journal Title
Experiments on Cryogenic Complex Plasma, in "New Developments in Nonlinear Plasma Physics,"(ed. by B. Eliasson and P. K. Shukla)(AIP Conf. Proc. (New York))
Pages: 110-126
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