Laboratory simulation of astrophysical phenomena via interaction between a low-pressure plasma and dynamic liquid metal

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初年度に開発した，高真空を保持した状態で高速回転可能な液体金属駆動系と高周波プラズマ源を設置した真空容器の側壁からラングミュアプローブを挿入し，イオン飽和電流の揺動計測を実施した．ここでは，新たに計測したデータログシステムを用いてプローブ信号を長ワード長で計測し，高速フーリエ変換を行うことで，主にプラズマ揺動のパワースペクトル密度を評価した．その結果，液体金属を封入した容器の回転周波数と同等の周波数で密度揺動が駆動されていることが示され，その揺動強度が外部印加磁場強度で変化することが観測された．これは，液体金属表面の乱れが磁場を介してプラズマ中へと伝達するものであると予想され，液体金属の乱れとプラズマ揺動が結合していることを示唆しているといえる．　一方で，液体金属容器の回転周波数を増大した際に，遠心力により溶融した金属が回転容器から飛散してしまい，真空容器内部で凝固し，装置運用が困難になることが分かった．したがって，液体金属の飛散を抑制できるように装置の改善が必要であることが分かった．前年度までに，スパッタリング現象が顕著になる現象が観測されており，この現象の推進機応用に関して研究展開を図った．その結果，スパッタリング現象による質量放出によって推力が発生することが明らかになり，新たな概念の電気推進機を提唱するに至った．特に小型推進機への応用が期待されるため，最終年度では詳細なデータを取得し，多方面へと研究展開が出来る可能性を示した．