Verification that a hydrogen ionic plasma protected by a dipole magnetic field is negative-index metamaterials

水素プラズマ流中にダイポール磁場を形成すると，正負イオンのみから構成される水素イオン性プラズマが，磁場に保護されて安定して維持されるのかを明らかにしようとしている．2つのプラズマ源を接続したタンデムプラズマ源を用いて，プラズマ電位勾配をつけて正イオンを加速入射して，水素バルクプラズマに正イオン流を重畳させた．磁石を埋め込んだ直径6 cmのアルミニウム球電極を，水素プラズマ流中に設置した．地球近傍の磁束密度・電子温度と，Al球電極近傍のパラメータを比較すると，Al球電極は直径6 km程度の小惑星に相当する．地軸の傾きは0°として，プラズマ源は赤道昼間側で，下流方向の夜側までAl球電極周囲のプラズマ分布を測定した．南北方向に長さ11 cm，昼夜方向に長さ20 cmの2次元断面分布をプローブで測定できるように改良した（2021年度はそれぞれ7 cm，14 cm）．水素プラズマがAl表面に照射されると，負イオンが表面近傍に形成される．負イオンが，周辺プラズマのどの領域に多く存在しているのかを調べた．極域の昼間側の磁力線に沿って，プラズマがAl球電極へ流入しており，夜側の磁力線に沿って下流域へ負イオンが流出していることが明らかになった．地球周辺環境におけるVan Allen帯のInner beltとOuter beltに相当する領域のプラズマ密度は高いが，当初の予想とは異なり，Outer beltの負イオン存在割合は低いことが明らかになった．一方，Inner beltに相当する領域には，負イオンが多く存在している．Alを用いた場合の水素負イオン生成に関係して，電場の印加や光照射を行って，プリカーサーの崩壊に伴う電子生成について調べた．Al電極電圧や電場強度に強く依存して電子が生成され，紫外帯域の光照射で光脱離することが明らかになった．

水素プラズマ流中にダイポール磁場を形成すると，正負イオンのみから構成される水素イオン性プラズマが，磁場に保護されて安定して維持されるのかを明らかにしようとしている．2つのプラズマ源を接続したタンデムプラズマ源を用いて，プラズマ電位勾配をつけて正イオンを加速入射して，水素バルクプラズマに正イオン流を重畳させた．磁石を埋め込んだ直径6 cmのアルミニウム球電極を，水素プラズマ流中に設置した．地球近傍の磁束密度・電子温度と，Al球電極近傍のパラメータを比較すると，Al球電極は直径6 km程度の小惑星に相当する．地軸の傾きは0°として，プラズマ源は赤道昼間側で，下流方向の夜側までAl球電極周囲のプラズマ分布を測定した．南北方向に長さ11 cm，昼夜方向に長さ20 cmの2次元断面分布をプローブで測定できるように改良した（2021年度はそれぞれ7 cm，14 cm）．水素プラズマがAl表面に照射されると，負イオンが表面近傍に形成される．負イオンが，周辺プラズマのどの領域に多く存在しているのかを調べた．極域の昼間側の磁力線に沿って，プラズマがAl球電極へ流入しており，夜側の磁力線に沿って下流域へ負イオンが流出していることが明らかになった．地球周辺環境におけるVan Allen帯のInner beltとOuter beltに相当する領域のプラズマ密度は高いが，当初の予想とは異なり，Outer beltの負イオン存在割合は低いことが明らかになった．一方，Inner beltに相当する領域には，負イオンが多く存在している．Alを用いた場合の水素負イオン生成に関係して，電場の印加や光照射を行って，プリカーサーの崩壊に伴う電子生成について調べた．Al電極電圧や電場強度に強く依存して電子が生成され，紫外帯域の光照射で光脱離することが明らかになった．