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

• 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

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．

In the initial stage of development, high vacuum is maintained, high speed recovery is possible, liquid metal dynamic system and high frequency wave source are set up, and the side wall of vacuum vessel is opened and closed. This is a new measurement method. It is a new measurement method. It is a new measurement method. As a result, the number of cycles of the liquid metal enclosed in the container is equal to the number of cycles of the liquid metal enclosed in the container, and the density of the liquid metal enclosed in the container is equal to the density of the liquid metal enclosed in the container. The surface of liquid metal is disturbed by magnetic field. On the one hand, when the number of return cycles of liquid metal containers increases, the remote force causes melting and scattering of metal in return containers, and solidification in vacuum containers, which makes it difficult to use the device. It is necessary to improve the device by suppressing the scattering of liquid metal. In the past few years, the phenomenon of the phenomenon has been detected and the research on the propulsion mechanism of the phenomenon has been carried out. As a result, the mass release phenomenon, thrust generation, and new concept of electric propulsion are proposed. Special small propulsion equipment is expected to be used in the final year to obtain detailed information on the possibility of launching multi-faceted research.

项目成果

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

• 发表时间: 2022
• 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

• 发表时间: 2022
• 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

• 发表时间: 2022
• 作者: Kazunori Takahashi;Christine Charles;Rod Boswell
• 通讯作者: Rod Boswell

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

• 发表时间: 2023
• 作者: 高橋和貴，Christine Charles;Rod W Boswell;高橋和貴
• 通讯作者: 高橋和貴

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

• 发表时间: 2023
• 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