クーロン力相互作用可視化のためのプラズマ中微粒子クーロン結晶形成装置の開発

开发一种在等离子体中形成细库仑晶体的装置，用于可视化库仑力相互作用

• 批准号: 24918020
• 负责人: 山下 大輔
• 金额: $ 0.38万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Scientists
• 财政年份: 2012
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2012 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-24918020/
• 关键词: レーザートラップ; プラズマ; スパッタリング

【具体的内容】本研究では、プラズマ中に導入したアクリル微粒子を、レーザーで捕捉することに世界で初めて成功した。まずは、微粒子プラズマ生成装置を作成した。顕微鏡に外径70mm高さ30mmの真空装置を設置し,リング型の放電電極と装置中央に設置した接地メッシュ電極間で、平行平板型RF放電を発生した。このとき用いたガスはArガスである。また装置底部は、捕捉用レーザーを照射するため、石英窓を設置、装置上部は、観察用照明を照射するための窓を設置した。装置上部からミクロンサイズのアクリル微粒子を投入して、リング電極中央のプラズマシース境界領域付近でクーロン結晶が形成されたことをCCDカメラで確認した。また、ガス圧力や放電電力により、浮上微粒子群が液相から結晶相への相転移が確認された。微粒子がプラズマシース中に浮上しているときに、50倍の対物レンズから赤外線レーザーを浮上微粒子に照射して、微粒子を捕捉することに成功した。【意義】顕微鏡とプラズマ装置を組み合わせたプラズマ中クーロン結晶観測装置を作製し、クーロン結晶の形成を確認した。また浮上微粒子にレーザーを照射して微粒子を捕捉した。作製した装置を用いて、クーロン結晶の動的ダイナミクスが解析可能であり、学生実験用のクーロン相互作用を視覚的に観測可能であり、有効な教育教材として期待できる。【重要性】この結果は,クーロン結晶の動的ダイナミクス解析を可能にして、微粒子プラズマ物理の発展に寄与することを示す。

[Details] This study was successful in introducing micro-particles into the world. The device for generating micro-particles is manufactured. Micromirrors with an outer diameter of 70mm and a height of 30mm were installed in the vacuum device. The electrodes of the split type were installed in the center of the device. The electrodes of the split type were grounded. The RF electrodes of the parallel plate type were generated.このとき用いたガスはArガスである。The bottom of the device is illuminated by quartz, and the upper part of the device is illuminated by quartz. The upper part of the device is equipped with CCD to confirm the formation of crystals in the center of the electrode. The phase shift between the liquid phase and the crystalline phase of the floating particles was confirmed. Microparticles float in the air, 50 times higher than the air. Microparticles float in the air. [Significance] Microscope and Crystallization Device The particles are floating on the ground. For example, if a student uses a computer to interact with a computer, he or she may be able to analyze the computer. [Importance] The results show that the analysis of crystal motion is possible, and the development of particle physics is possible.

项目成果

Time evolution of diameter of laser trapped single dust particle in plasmas

等离子体中激光捕获的单个尘埃粒子直径的时间演化

• 发表时间: 2012
• 作者: 横山靖樹;宮嵜敬;山本博章;曽根光男;山口倫;Takeshi Furukawa;古川猛;古川猛;Takeshi Furukawa;山下大輔
• 通讯作者: 山下大輔