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

通过低压等离子体和动态液态金属之间的相互作用对天体物理现象进行实验室模拟

基本信息

批准号：
21K18611
负责人：
高橋和貴
金额：
$ 4.08万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-07-09 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21K18611/
关键词：
液体金属低気圧プラズマ磁場揺動プラズマ揺動

项目摘要

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．

通过在第一年开发的真空容器的侧壁上插入了一个langmuir探针，该探针配备了高速可旋转的液体金属驱动系统和高频等离子体源，同时保持高真空吸尘器和离子饱和电流的摆动测量。在这里，我们使用新测量的数据日志系统测量了探针信号，并进行了较长的单词长度，并进行了快速的傅立叶变换以评估等离子体振荡的功率谱密度。结果，结果表明，密度振荡是以相当于封闭液态金属的容器的旋转频率驱动的，并且容器的振荡强度随外部施加的磁场强度而变化。预计这会在液态金属表面通过磁场传输到血浆中的干扰，这表明液体金属和等离子体振荡的干扰是耦合的。另一方面，当液体金属容器的旋转频率增加时，由于离心力，熔融金属将从旋转容器中散射，在真空容器内固化，从而难以操作设备。因此，已经发现对设备的改进是防止液态金属散射的必要方法。到上一年，观察到溅射现象变得突出的现象，并对这种现象的应用进行了研究。结果，据揭示了推力是由于溅射现象引起的质量发射而引起的，并提出了新的电推进概念。特别是，预计将应用于小型推进机，因此在最后一年获得了详细的数据，表明在各个领域进行了研究的可能性。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

水を燃料に用いたマグネトロンスパッタリングによる推力発生の実証

以水为燃料的磁控溅射产生推力的演示

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Sota Shimizu;Kazunori Takahashi;Kazunori Takahashi;清水颯太，高橋和貴
通讯作者：
清水颯太，高橋和貴

Magnetic nozzle radiofrequency plasma systems for space and industry

用于航天和工业的磁力喷嘴射频等离子体系统

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Kosuke Tsukuda;Kazunori Takahashi;Kazunori Takahashi
通讯作者：
Kazunori Takahashi

Magnetic nozzles and plasma plumes

磁力喷嘴和等离子羽流

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Kazunori Takahashi;Christine Charles;Rod Boswell
通讯作者：
Rod Boswell

プラズマ材料科学分野の歴史と将来展望

等离子体材料科学领域的历史与未来展望

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
高橋和貴，Christine Charles;Rod W Boswell;高橋和貴;高橋和貴
通讯作者：
高橋和貴

ミニマルファブ向けヘリコンプラズマ源を用いたマルチターゲットスパッタリング装置の開発

使用螺旋等离子体源为小型晶圆厂开发多靶溅射设备

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
高橋和貴，Christine Charles;Rod W Boswell;高橋和貴
通讯作者：
高橋和貴

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高橋和貴其他文献

不均一磁化プラズマ中ECR周波数帯左旋偏波の局所減衰機構

非均匀磁化等离子体ECR频段左手极化局域衰减机制

DOI：
发表时间：
2004
期刊：
日本物理学会2004年秋季大会講演概要集第59巻第2号
影响因子：
0
作者：
Wataru YAMAZAKI;Kisa MATSUSHIMA;Kazuhiro NAKAHASHI;関根久子;Hisako Sekine;関根(本多)久子;Hisako Sekine;K.Ueno et al.;豊崎秀海他;K.Mamiya et al.;H.Toyosaki et al.;M.Nakano et al.;福村知昭他;J.W.Quilty et al.;H.Toyosaki et al.;H.Toyosaki et al.;T.Fukumura et al.;Y.Yamada et al.;H.Toyosaki et al.;Y.Yamada et al.;K.Takahashi;T.Kaneko;K.Takahashi;K.Takahashi;K.Takahashi;K.Takahashi;K.Takahashi;K.Takahashi;K.Takahashi;R.Hatakeyama;高橋和貴;高橋和貴;高橋和貴;高橋和貴;高橋和貴;金子俊郎;K.Takahashi;K.Takahashi;K.Takahashi;K.Takahashi;K.Takahashi;K.Takahashi;K.Takahashi;高橋和貴;高橋和貴;金子俊郎;K.Takahashi;K.Takahashi;K.Takahashi;K.Takahashi;高橋和貴;高橋和貴
通讯作者：
高橋和貴

A Polarization Reversal Mechanism of Electromagnetic Waves in Inhomogeneously Magnetized Plasmas

非均匀磁化等离子体中电磁波的极化反转机制

DOI：
发表时间：
2004
期刊：
Proceedings of the 2^<nd> Student-Organizing International Mini-Conference on Information Electronics System
影响因子：
0
作者：
Wataru YAMAZAKI;Kisa MATSUSHIMA;Kazuhiro NAKAHASHI;関根久子;Hisako Sekine;関根(本多)久子;Hisako Sekine;K.Ueno et al.;豊崎秀海他;K.Mamiya et al.;H.Toyosaki et al.;M.Nakano et al.;福村知昭他;J.W.Quilty et al.;H.Toyosaki et al.;H.Toyosaki et al.;T.Fukumura et al.;Y.Yamada et al.;H.Toyosaki et al.;Y.Yamada et al.;K.Takahashi;T.Kaneko;K.Takahashi;K.Takahashi;K.Takahashi;K.Takahashi;K.Takahashi;K.Takahashi;K.Takahashi;R.Hatakeyama;高橋和貴;高橋和貴;高橋和貴;高橋和貴;高橋和貴;金子俊郎;K.Takahashi;K.Takahashi;K.Takahashi;K.Takahashi;K.Takahashi;K.Takahashi;K.Takahashi;高橋和貴;高橋和貴;金子俊郎;K.Takahashi;K.Takahashi;K.Takahashi;K.Takahashi
通讯作者：
K.Takahashi

電子サイクロトロン共鳴に関与する左旋偏波の偏波方向反転機構

电子回旋共振涉及的左手极化的极化方向反转机制

DOI：
发表时间：
2004
期刊：
2004年電気学会基礎・材料・共通部門大会講演論文集
影响因子：
0
作者：
Wataru YAMAZAKI;Kisa MATSUSHIMA;Kazuhiro NAKAHASHI;関根久子;Hisako Sekine;関根(本多)久子;Hisako Sekine;K.Ueno et al.;豊崎秀海他;K.Mamiya et al.;H.Toyosaki et al.;M.Nakano et al.;福村知昭他;J.W.Quilty et al.;H.Toyosaki et al.;H.Toyosaki et al.;T.Fukumura et al.;Y.Yamada et al.;H.Toyosaki et al.;Y.Yamada et al.;K.Takahashi;T.Kaneko;K.Takahashi;K.Takahashi;K.Takahashi;K.Takahashi;K.Takahashi;K.Takahashi;K.Takahashi;R.Hatakeyama;高橋和貴;高橋和貴;高橋和貴;高橋和貴;高橋和貴;金子俊郎;K.Takahashi;K.Takahashi;K.Takahashi;K.Takahashi;K.Takahashi;K.Takahashi;K.Takahashi;高橋和貴;高橋和貴;金子俊郎;K.Takahashi;K.Takahashi;K.Takahashi;K.Takahashi;高橋和貴
通讯作者：
高橋和貴