動重力効果を用いたプラズマ電位の新しいプローブ測定法の開発

利用动态重力效应开发等离子体电势的新探针测量方法

• 批准号: 12780351
• 负责人: 佐藤 直幸
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Ibaraki University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2001
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-12780351/
• 关键词: 動重力(ポンデロモーティブカ); プラズマ非線形効果; プラズマ電位; プローブ測定; 高周波(rf)電場; プローブ駆動システム; FETプローブ; 高周波ネットワーク解析; 動重力(ポンディロモーティブ力); 高周波電場

プラズマ中アンテナに大振幅高周波(rf)電場を印加すると,アンテナ近傍の低エネルギー電子は,動重力効果によりアンテナから押し返されることが知られている^*.本研究では,この効果を利用してプラズマ電位が測定できる可能性を探っている.直流的に絶縁したダブルプローブの芯線間にrf電圧V_<rf>を印加すれば(浮遊プローブによる孤立電場発生),動重力(時間平均のマックスウェル応力)により電子がプローブ先端から反射されるので,プローブ電流を零にするよう自己形成される静電シースが不要となり,プローブの浮遊電位がプラズマ電位を横切って上昇すると思われる.動重力効果に起因する初期的な実験結果を得るために,下記の方法を実施した.直流熱陰極放電で生成された高エネルギー電子の少ないプラズマ空間に,バランを通して絶縁された浮遊プローブ先端を配置した.プローブ先端に電子プラズマ周波数前後のV_<rf>を印加した.アルゴンガス圧力10Paの場合,プラズマパラメータは,密度n_e〓10^8cm^<-3>,電子の低温成分T_e〓3 eVである.V_<rf>を印加しない場合の浮遊電位V_<foff>は,V_<foff>〓-15 V[〓-0.5T_e{1+ln(m_i/2πm_e)}]となっている.V_<rf>が大きくなるにつれて,励起周波数20MHzの場合は,V_<fon>が徐々に減少し(-ΔV_f=V_<foff>-V_<fon> ∝V_<rf>^2),500MHzでは,V_<rf>の閾値を超えると急激に増加している.これら周波数による結果は,それぞれrf電場Eによる加熱(-ΔV_f ∝ T_e/e ∝ V_<rf>^2)と動重力のプラグ効果(0.5ε_0E^2【greater than or equal】n_eT_e)に起因していると思われる.プローブ先端におけるパワーバランスなどの定量的な議論は,報告書に記述する.*N.Y.Sato et al.,J.Phys.Soc.Jpn.,64(1995)4198.

In プ ラ ズ マ ア ン テ ナ に large amplitude high frequency (rf) field を Inca す る と, ア ン テ ナ nearly alongside low の エ ネ ル ギ ー electronic は, dynamic gravity unseen fruit に よ り ア ン テ ナ か ら detain し return さ れ る こ と が know ら れ て い る ^ *. This study で は, こ の unseen fruit を using し て プ ラ ズ マ potentiometric determination of が で き る possibility を agent っ て い る. Dc に absolutely try し た ダ ブ ル プ ロ ー ブ の に rf power between conductor 圧 V_ (rf > を Inca す れ ば (planktonic プ ロ ー ブ に よ 発 る isolated electric field), dynamic gravity (time average の マ ッ ク ス ウ ェ ル 応) に よ り electronic が プ ロ ー ブ apex か ら reflection さ れ る の で, プ ロ ー ブ current を zero に す る よ う themselves form さ れ る electrostatic シ ー ス が don't と な り, プ ロ ー ブ の floating potential が プ ラ ズ マ potential を crosscutting っ て rise す る と think わ れ る. The results of the dynamic gravity effect に cause する initial な experimental results を obtain るために, and the following is recorded as を practical application た. High dc hot cathode discharge で generated さ れ た エ ネ ル ギ ー electronic の less な い プ ラ ズ に マ space, バ ラ ン を tong し て never try さ れ た planktonic プ ロ ー ブ apex を configuration し た. プ ロ ー ブ apex に electronic プ ラ ズ マ cycle for before and after の V_ < rf > を Inca し た. ア ル ゴ ン ガ ス pressure 10 pa の occasions, プ ラ ズ マ パ ラ メ ー タ は, density n _e 〓 10 8 cm ^ ^ < - > 3, electronic の cryogenic components T_e 〓 3 eV で あ る. V_ (rf > を Inca し な い occasions の floating potential V_ < foff > は, V_ < foff > 〓 15 V [〓 - 0.5 T_e {1 + ln (m_i / 2 PI m_e)}] と な っ て い る. V_ (rf > が big き く な る に つ れ て, wound up cycle for 20 MHZ は の situations, V_ (fon > が xu 々 に reduce し (- Δ V_f = V_ < foff > - V_ < fon > ∝ V_ (rf > ^ 2), 500 MHZ で は, V_ (rf > の threshold numerical を super え る と nasty shock に raised plus し て い る. こ れ ら cycle for に よ る results は そ れ ぞ れ rf electric field E に よ る heating (- Δ V_f ∝ T_e/E ∝ V_ (rf > ^ 2) dynamic gravity の と プ ラ グ unseen fruit (0.5 epsilon _0E ^ 2 (greater than or equal 】 n_eT_e) cause に し て い る と think わ れ る. プ ロ ー ブ apex に お け る パ ワ ー バ ラ ン ス な ど の quantitative な of は, account report に す る. * N.Y.S ato et al.,J.Phys.Soc.Jpn.,64(1995)4198.

项目成果

佐藤 直幸, 荻野 和敏, 池畑 隆: "孤立高周波電場を用いたプラズマ電位計測の試み"第49回応用物理学関係連合講演会 講演予稿集. 30aB1[発表予定]. (2002)

Naoyuki Sato、Kazutoshi Ogino、Takashi Ikehata：“尝试使用隔离高频电场测量等离子体电势”第 49 届应用物理协会会议记录 30aB1（预定演讲）。

N.Y.Sato, K.Ogino, T.Ikehata: "STUDY OF A NEW PLASMA-POTENTIAL MEASUREMENT BY USING AN ISOLATED RADIO-FREQUENCY ELECTRIC FIELD"11th International Congress on Plasma Physics Sydney Australia,15-19 July 2002. [発表予定]. (2002)

N.Y.Sato、K.Ogino、T.Ikehata：“使用隔离射频电场研究新的等离子体电势测量”第 11 届国际等离子体物理大会，澳大利亚悉尼，2002 年 7 月 15-19 日。[预定演讲]。 (2002)