微小重力プラズマ中浮上帯電微粒子の精密操作法

微重力等离子体中漂浮带电粒子的精密操控方法

基本信息

批准号：
16654093
负责人：
飯塚哲
金额：
$ 1.6万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究で新しく開発した時間平均駆動法によって、プラズマ中の微粒子は1対の微細電極間の中央部に集められ、以下の特性をもつことが明かになった。1.一対の微細電極の片方をOFFすると、微粒子はON電極の近傍に集束し、その周りで球状のクーロン結晶を形成する。ON電極をOFFすることにより、クーロン結晶の崩壊過程が明らかにされた。2.微細電極を同時のON・OFFすることによる対称駆動力が、プエアズマ空間への微粒子雲の閉じ込めに重要であることが分かった。入射する微粒子の数を1つずつ増やしていくことにより、微粒子クラスターの形成過程が明らかになった。これらの構造は理論的な予測と良い一致を示した。微粒子数が多いとき、印加する電圧によって球状から楕円状に形状を制御できる。3.微小重力実験の解析結果から、時間平均駆動法によって形成された微粒子雲はボイドを含まず、ほぼプラズマ中央に補足されることが分かった。微粒子数が少ない時、シェル状の微粒子雲が形成された。微粒子数が多いとき、中央部の結晶構造を取り囲むシェル状構造が観測された。4.時間平均駆動法のシミュレーションコードが開発され、微粒子構造の特性が理論的に解析できるようになった。これにより、微小重力下で3次元球対称の微粒子結晶を形成するための評価が可能となる。本新方式により、微粒子を1つ1つ操作し、クーロンクラスターやクーロン結晶形成の精密な制御が可能であることが示された。

利用本研究新开发的时间平均驱动方法，发现等离子体中的粒子集中在一对微电极之间的中心，并具有以下特征。 1. 当一对微电极中的一个关闭时，微粒子集中在ON电极附近，并在其周围形成球形库仑晶体。通过关闭ON电极，库仑晶体的塌陷过程被阐明。 2.发现同时打开和关闭微电极产生的对称驱动力对于将微粒云限制在气动空间中很重要。通过一一增加入射粒子的数量，阐明了粒子簇的形成过程。这些结构与理论预测非常吻合。当颗粒数量较多时，可以通过改变施加的电压来控制形状从球形到椭圆形。 3、从微重力实验的分析结果发现，时间平均驱动法形成的粒子云不含空洞，几乎被捕获在等离子体的中心。当颗粒数量较少时，形成壳状颗粒云。当细颗粒的数量较多时，观察到围绕中心晶体结构的壳状结构。 4.开发了时间平均驱动方法的仿真代码，使得从理论上分析细颗粒结构的特性成为可能。这使得可以评估微重力下三维球对称微粒晶体的形成。使用这种新方法，研究表明可以通过逐一操纵每个粒子来精确控制库仑簇和库仑晶体的形成。

项目成果

期刊论文数量（25）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

プラズマ中微粒子保持法、及びプラズマ中微粒子保持装置

血浆颗粒保留方法和血浆颗粒保留装置

DOI：
发表时间：
2003
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Behaviors of positively charged particles in a cross field sheath between magnetized double plasmas

磁化双等离子体之间交叉场鞘中带正电粒子的行为

DOI：
发表时间：
2004
期刊：
The 12th International Congress on Plasma Physics
影响因子：
0
作者：
Takuma Gohda;Satoru Iizuka
通讯作者：
Satoru Iizuka

Structure of positively-charged fine-particle clouds in magnetized double plasmas

磁化双等离子体中带正电的细粒子云的结构

DOI：
发表时间：
2006
期刊：
6th Int.Conf.on R.Plasmas /23rd Symposium on Plasma Processing
影响因子：
0
作者：
F.L.Gu;A.Imamura;Y.Aoki;Takuma Gohda
通讯作者：
Takuma Gohda

Observation of multi-shell structure of dusty cloud by the TAPD method in plasmas under microgravity condition

微重力条件下等离子体TAPD法观测尘埃云多壳层结构

DOI：
发表时间：
2005
期刊：
56th International Astroneutical Congress
影响因子：
0
作者：
F.L.Gu;A.Imamura;Y.Aoki;Takuma Gohda;Satoru Iizuka;Wataru Suzukawa;Satoru Iizuka
通讯作者：
Satoru Iizuka

Control of fine particles by time-averaged particle driving method in plasmas

等离子体中时均粒子驱动法对细粒子的控制

DOI：
发表时间：
2004
期刊：
5th Workshop on Fine Particle in Plasmas : Generation Growth Behavior and their Control of Fine particles in Plasmas
影响因子：
0
作者：
S.Iizuka;K.Sakuta
通讯作者：
K.Sakuta

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通讯作者：
合田巧真