アブレーション・プラズマの生成にともなう高速流体力学現象の解明

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本研究では,パルス軽イオンビームをターゲットに照射することで生成されるアブレーション・プラズマの観測実験を行った。実験では、マルクス型高電圧発生装置、収束形状を持つ外部印加型磁気絶縁ダイオードなどで構成されるパルス軽イオンビーム発生装置を用いて、エネルギー密度E=9.1J/cm^2のプロトンおよび炭素で構成される軽イオンビームを発生させた。また、ターゲットにはアルミニウム材を用いた。まず、アブレーション・プラズマのプルーム像を積分写真を用いて観測した。これより、プルーム像の空間輝度分布を明らかにした。ただし、アブレーション・プラズマの生成にともない発生する衝撃波などを観測するには干渉計測など時間分解可能な可視化計測法を用いる必要がある。次に、アブレーション・プラズマの成長過程をストリーク計測した。得られたアブレーション・プラズマの時間変化により、プラズマの平均拡散速度を4.45mm/μsと見積もった。これは、同程度のエネルギー密度を持つパルス・レーザーを用いて生成したアブレーション・プラズマの場合と比較して明らかに低い値であった。これは、パルス時間幅の違いによるものである。また、アブレーション・プラズマ中の飛散粒子を明らかにするために分光計測をおこなった。しかしながら、軽イオンビーム生成時に起こる陽極プラズマの発光と重なり、明確な計測結果は得られなかった。より詳細にアブレーション・プラズマを観測するには、可視化計測法の改良とともに迷光対策を十分に施す必要がある。