高磁場環境下での放電プラズマの基礎的特性の研究-新機能性物質創製を目指して-

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本研究は,超高磁場環境下で放電プラズマを生成し,その特性を調査することを目的としている。昨年度に得られた,超高磁場が存在する直交電磁界中での電子・イオン輸送特性を考慮した上で,平成13年度は超伝導磁石内に設置する放電容器の試作,並びに,超高磁場環境下での放電プラズマ生成と基礎特性の計測を行った。具体的な課題とその成果は以下の通りである。1.同軸円筒型放電容器内での放電特性の計測超伝導磁石内に配置が可能な同軸円筒型放電容器を設計・試作した。また,この放電容器を用い,実際に超高磁場環境下において直流グロー放電を発生させ,ガス圧力と磁場強度をパラメータとした電流・電圧特性などの放電特性の計測を行った。第一に,磁場の印加は無磁場では放電しない低圧下においても安定した放電を実現した。第二に,同じ電流値で比較した時,印加磁場強度の増加に伴って一端は印加電圧が下がるが,超高磁場に近づくにつれて印加電圧が上昇した。これは,磁場のトラップによってプラズマ密度が上昇していること,シース電圧が上昇していることを示す。また,磁場強度の上昇に伴う放電状態の変化は目視によっても確認された。現在,電子のエネルギー状態を調査するための光学計測を準備中である。なお,大気圧中でも同実験を行う予定であったが,装置の制約により,まだ実現できていない。2.PIC-MCS法による高磁場中低気圧放電プラズマの解析実験と同条件下で,PIC-MCS法による高磁場中低気圧放電プラズマの解析を試みた。0.5T以下の印加磁場環境においては,解析結果を得,定性的には実験結果と一致している。