中性粒子の流体効果による中性音波とプラズマ波動の結合

由于中性粒子的流体效应而产生中性声波和等离子体波的组合

基本信息

批准号：
21K03501
负责人：
寺坂健一郎
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は，部分電離プラズマ中の中性粒子の流体運動がプラズマ波動特性に与える影響を実験的に明らかにすることである．特に，中性粒子波動とプラズマ波動間の結合に焦点をあて，イオン音波やイオンサイクロトロン波によって中性粒子音波が励起されること，またその逆過程が存在することを実験的に実証することを目指す．部分電離プラズマに関する柔軟な実験が可能なHYPER-II 装置（九州大学）を用い，高精度な時間分解レーザー誘起蛍光ドップラー分光（TRLIF）による中性粒子音波の精密測定を行う．本申請は，光科学技術を駆使し，プラズマ状態－気体境界領域におけるプラズマの新しい物理的性質を見出す先駆的な研究である．2021年度は, 静電イオ印サイクロトロン波(ECI波)を用いた中性粒子効果の実証に関する理論的検証とHYPER-IIにおけるEIC波の励起システムの開発および初期実験を行った.２０２２年度は昨年度からの継続として, ECI波の有限中性粒子温度効果について理論的研究を進め，より現実的な環境で原理実証実験が可能であることを示した．実験では，静電イオンサイクロトロン波の伝播に関するパラメータースキャンを行った．また，新しい試みとして光渦を光源とするLIF法（OVLIF法）の導入を検討し，HYPER-II装置を用いて高次光渦を生成した．ここまでに開発したTRLIFシステムに光渦を組み込むことで，波動場中の中性粒子効果をより詳細に調べることが出来るシステムの構築を進めた．更に，中性粒子効果を検証するための波動現象として電離波動を用いた実験を開始した．電離波動が起点となって生じるカオス状態のフィードバック制御システムを構築した．

这项研究的目的是实验阐明中性颗粒在部分离子化等离子体中的流体运动对等离子体波特性的影响。特别是，我们旨在通过实验证明中性粒子波被离子和回旋体波激发，并且存在一个反过程，重点是中性粒子波和等离子体波之间的耦合。使用高精度时间分辨激光诱导的荧光多普勒光谱（TRLIF），使用Hyper-II设备（Kyushu University）对中性粒子声波进行精确测量，从而可以在部分电离等离子体上进行灵活的实验。该应用程序是一项开创性的研究，该研究使用光学科学和技术来发现等离子体状态气体边界区域中血浆的新物理特性。在2021财年中，我们使用静电离子回旋体波（ECI波）对中性粒子效应进行了理论验证，并开发了Hyper-II中EIC波的激发系统的开发和初始实验。在2022财年，我们从去年开始，并就ECI波的有限中性颗粒温度效应进行了理论研究，表明在更现实的环境中，原理演示实验可能是可能的。在实验中，进行了有关静电离子回旋体波的传播的参数扫描。此外，作为一种新尝试，我们研究了使用光学涡流作为光源的引入LIF方法（OVLIF方法），并使用Hyper-II设备创建了高阶光学涡流。通过将光学涡旋纳入到目前为止开发的TRLIF系统中，我们开发了一个系统，可以更详细地研究波场中的中性粒子效应。此外，我们开始使用电离波作为波现象的实验，以验证中性粒子效应。我们已经为混乱状态构建了一个反馈控制系统，该系统是电离波的起点。