大気圧ミリ波放電におけるプラズマ形状のビームプロファイルによる影響

Plasma structures of atmospheric millimeter wave breakdown on different beam profiles

山口 敏和; 小田 靖久; 梶原 健; 高橋 幸司; 春日井 敦; 小紫 公也*; 坂本 慶司

Yamaguchi, Toshikazu; Oda, Yasuhisa; Kajiwara, Ken; Takahashi, Koji; Kasugai, Atsushi; Komurasaki, Kimiya*; Sakamoto, Keishi

大気圧ミリ波放電は、大気中における大電力ミリ波伝送の際、またミリ波プラズマ応用の際に特に研究の対象となる。大気圧やそれに近い圧力下におけるミリ波放電では、フィラメント構造を有したプラズマが観察され、プラズマ領域の先端(電離波面)が、放電後に照射されたミリ波のエネルギーを吸収しながら照射源方向へ伝播していくことが確認された。このプラズマの微細構造について物理的に考察するため、プロファイルの異なる二種類のビームを生成,集光し、プラズマ形状への影響を調べた。表面に微細な凹凸を有する二枚一組の位相補正鏡を介することで、ビームプロファイルを変えることができる。170GHz-1MWジャイロトロンにより発振されたビームウェイスト40mmのガウス分布のビームプロファイルを、これら二組の位相補正鏡を介してリング及びフラットへと変化させた。これを円筒管に接続した3次元放物鏡により集光しミリ波放電プラズマを生成した。電離波面は局所電力密度の高い領域を伝播し、それぞれ異なるプラズマ形状を示した。集光鏡に圧力素子を取り付け、放電に伴う衝撃波による管内圧力の測定を行い、プラズマ形状の違いとの相関について考察した。

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