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．

本研究的目的是通过实验阐明部分电离等离子体中中性粒子的流体运动对等离子体波特性的影响。特别是，我们将重点关注中性粒子波和等离子体波之间的耦合，旨在通过实验证明中性粒子波被离子声波和离子回旋波激发，并且存在相反的过程。使用可对部分电离等离子体进行灵活实验的HYPER-II仪器（九州大学），我们将使用高精度时间分辨激光诱导荧光多普勒光谱（TRLIF）对中性粒子声波进行精确测量。该应用是一项开创性的研究，利用光学科学技术来发现等离子体在等离子体态-气体边界区域的新物理特性。 2021年，我们利用静电离子印记回旋波（ECI波）进行了中性粒子效应的论证，并在HYPER-II中开发了EIC波激励系统并进行了初步实验，作为前期工作的延续。我们对 ECI 波的有限中性粒子温度效应进行了理论研究，并表明在更现实的环境中进行原理验证实验是可能的。在实验中，我们对静电离子回旋波的传播进行了参数扫描。此外，作为新的尝试，我们考虑引入使用光学涡旋作为光源的LIF方法（OVLIF方法），并使用HYPER-II装置产生高阶光学涡旋。通过将光学涡旋纳入迄今为止开发的 TRLIF 系统中，我们继续构建了一个可以更详细地研究波场中中性粒子效应的系统。此外，我们开始使用电离波作为波动现象进行实验，以验证中性粒子效应。我们构建了一个针对电离波引起的混沌状态的反馈控制系统。