レーザーブレイクダウンを引き起こすラッキーな衝突に対する統計モデルの構築

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レーザーブレイクダウンを引き起こす電子衝突電離に関与する電子は，バルクの平均的エネルギーを持つ電子ではなく，電離エネルギーを越える高エネルギーテールの電子である．理論およびシミュレーションモデルを用いてレーザー照射下での高エネルギーテール成分を持つ電子分布関数を決定することが，本研究の目的の一つである．しかし，モデルを検証するために実験的に電子分布関数を決定することは困難であるため，実験では分布関数から決定される電子なだれの増幅係数を指標にする．加えて，大気圧プラズマで発生する連続光スペクトルから電子分布関数を予測する手法のレーザーブレイクダウンプラズマへの適用可能性について調べる．これまで，実験的に電子なだれの増幅係数を正確に求めるためには，自然に存在する種電子数の影響を取り除く必要があると考え，ナノ秒YAGレーザーの光をガスチャンバー内に設置した電極間に集光する実験を行い，電極間に印加する電圧を制御することにより，印加電場によるドリフトで照射領域から電子を除去することで，電子なだれの増幅係数の絶対値評価を試みた．電子分布関数に対するボルツマン方程式の2項展開モデルから求まる電子増幅係数と電子移動度を用いたゼロ次元の電子増幅モデルを作成し，実験で得られた印加電圧を増加に伴うブレイクダウンに必要となるレーザーエネルギーが増大および飽和する結果を定性的に説明できることを示した．大気圧プラズマでは，実験で得られた連続光スペクトルから電子分布関数を推定する手法が確立されている．多光子課程の影響を考慮した電子分布関数に対するシミュレーションモデルの開発を進めるとともに，その手法を用いるために，電子分布関数からアルゴンプラズマで発生する連続光スペクトルを予測するプログラムの改良を行った．