研究紹介
当研究室の目標は、新しいプラズマ物理学を開拓することです。

プラズマの中でいったい何が起こっているのか、
プラズマとは一体何なのかを考えます。


遷移プラズマ実験装置(HYPER-II)をあらたに設置し、
最新のレーザー技術を駆使して研究を行っています。。
 

磁化プラズマは回転流体としての性質を持っています。プラズマ中には多様な渦が形成されます。小さな渦はプラズマの輸送を支配すると考えられており、渦集合や乱流発展の研究が注目を集めています。
 

 プラズマ中に発生した3極構造の渦
 

 プラズマホールと呼ばれる中心に穴を有する渦と
電位計測のためのエミッシブプローブ
 
 


プラズマホールの流れ場

 

最新のレーザーを使うと、従来に比べて数桁精度を上げた計測が
可能となります。

 



TiS波長可変レーザーの青色光

 波長可変半導体レーザーを用いることによって、これまでは不可能であった速度分布関数の直接測定が可能になりました。
 


狭帯域波長可変半導体レーザーを用いた誘起蛍光分光法によって観測された中性粒子の速度分布関数。

研究装置と研究サイ
 研究は九州大学筑紫キャンパス(春日市)と自然科学研究機構核融合科学研究所(土岐市)で行っています。

 HYPER-I 装置(核融合科学研究所)
 



核融合研のHYPER-I装置は数10Wから80kWまで、ダイヤルひとつでさまざまなパラメータのプラズマを生成することがっできます。

プラズマ中の左回り円偏波せある電子サイクロトロン波を用いると従来より2桁以上の高密度プラズマが生成できるようになります。 

 

プラズマ中に励起された電子サイクロトロン波の偏頗軌跡(左回り)

 
装置端から見たHYPER-I装置
 HYPER-II 装置(九州大学)

HYPER-II 装置は場の保存量がプラズマの運動にどのような効果をもたらすかを研究します。2013年に建設を開始し2014年から実験を開始しています 
 
HYPER-II 装置は大容量の拡散チャンバーを持つのが特徴で,
イオンが非磁化状態にある遷移プラズマを大容量で生成します。
 

 
 HYPER-II装置の全体図−1

 
 HYPER-II装置の全体図−2

HYPER-II 装置のプラズマは2.45GHzのマイクロ波を用いて、電子サイクロトロン共鳴によって生成します。

 



HYPER-II 装置マイクロ波入射口

 



導波管側からみたHYPER-II装置真空容器

HYPER-II装置では場の保存量とプラズマの流れ構造の研究を行います。そのため、プラズマ中に電極を設置してプラズマの周方向回転を制御します。

 
同心状電極の設置概念図。

 現在行っている研究

 現在行っている研究を紹介します。
不均一磁場中のプラズマの流れに関する研究
 不均一磁場中のプラズマの流れは、星形成における角運動量放出から、惑星間航行用のプラズマっ推進器の開発まで、学問的にも応用上も重要な研究課題です。

 プラズマ中に形成される泡構造の発生
 プラズマ中に高温の泡構造が形成されることが明らかになりました。このような温度の局在化構造が観測されたのは初めてののことです。

 プラズマ中のランダム現象の時空間構造計測
 高エネルギー電子が検出器に触れるとワイヤーの電位が大きく動きます。その変化を記録して高エネルギー電子群の空間構造を再構成します。


HIWG detector


 
HIWG detector はプラズマ中に泡構造が生起していることを初めて明らかにしました。


HIWG detectorによって可視化された
プラズマ中の泡の生成・消滅過程

 フェムト秒レーザーとプラズマの相互


作用

フェムト秒レーザーとプラズマの相互作用

フェムト秒レーザーの高強度電場を利用すると、プラズマ中の原子の状態を制御することが可能になります。原子の励起状態を制御する新しい実験研究が可能になります

当研究室では最新のフェムト秒レーザーを導入し、光による原子状態を制御する研究を行っています。