摂南大学 理工学部 電気電子工学科 講義

プラズマ工学 復習のキーポイント

2016年度の講義は全て終了しました
 ここには,3年の講義「プラズマ工学」の現在までの講義内容の項目と勉強のポイントを書いてあります.
 これを元に教科書・ノートを調べて復習し,次回の講義に望んでください.
 質問はメールでも受け付けます(taguchi@ele.setsunan.ac.jp
 ただし,必ず名前と学籍番号を書いてください.書いてないメールには返事を出しません.
  教科書:プラズマ工学の基礎(改訂版) 赤松正則,村岡克紀,渡辺征夫,蛯原健治 共著,産業図書 (2001)

第 01 回 (09/15) プラズマとは何か
第 02 回 (09/22) 電離させるのに必要なエネルギー
第 03 回 (09/29) 温度とは何か
第 04 回 (10/13) 衝 突
第 05 回 (10/20) 放電の開始
第 06 回 (10/27) 放電の応用 (その1)
第 07 回 (11/10) 放電の応用 (その2)と大気放電
第 08 回 (11/17) 中間試験
第 09 回 (11/24) 単一荷電粒子の運動,その1(サイクロトロン運動)
第 10 回 (12/01) 単一荷電粒子の運動,その2(磁界に垂直なドリフト)
第 11 回 (12/15) 磁気モーメントの保存と磁気ミラー
第 12 回 (12/22) デバイしゃへいとプラズマ振動
第 13 回 (01/05) プラズマ中の電磁波伝播
第 14 回 (01/12) 宇宙におけるプラズマ(太陽表面爆発,太陽風,地球磁気圏とオーロラ発生)
第 15 回 (01/19) 核融合研究(核融合の原理,核融合実験)

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 第 01 回(9 / 15)プラズマとは何か 
状態の変化(固体→気体→プラズマ)
青(酸素原子)赤(水素原子)緑(電子)
  【本日の英単語】
plasma, molecule, atom, atomic number, nucleus, proton, neutron, electron, ion, ionization, solid, liquid, gas, state, ionized gas, the fourth state

 第 02 回(9 / 22)電離させるのに必要なエネルギー 
水素原子(束縛状態)
赤(原子核)緑(電子)

水素原子内の電子の力の釣り合い
  【本日の英単語】
ionization energy, kinetic energy, potential energy, recombination, circular orbit, bound state, free state, ground state, excited state, excitation, energy level, ground level, excited level, Bohr radius

 第 03 回(9 / 29)温度とは何か 
理想気体の分子運動
(粒子が衝突していないことに注意)
赤(気体分子)

  【本日の英単語】
density, number density, mass density, Avogadro constant, pressure, volume, absolute temperature, ideal gas, equation of state, Boltzmann constant, thermal velocity, room temperature

 第 04 回(10 / 13)衝 突 
衝突と平均自由行程
赤(衝突される粒子)青(運動粒子)
 
【本日の英単語】
velocity distribution function, thermal ionization, (electric) discharge, collision, collisional ionization,
collisional cross section, mean free path, mean free time, collision frequency, photoionization, photon, visible light, ultraviolet, infrared

 第 05 回(10 / 20)放電の開始 
電子なだれ現象 (左から右へ加速電界がかかっている)
青(中性原子)赤(イオン)緑(電子)
  【本日の英単語】
discharge tube, anode, cathode, breakdown, insulator, conductor, secondary electron, spark voltage, Paschen's law

 第 06 回(10 / 27)放電の応用 (その1) 
放電状態の電流・電圧特性
教科書p.40 図2.21より
  【本日の英単語】
glow discharge, arc discharge, thermal electron, application, fluorescent lamp, mercury, emission spectrum
HID (High Intensity Discharge), PDP (Plasma Display Panel)

 第 07 回(11 / 10)放電の応用(続)と大気放電 
代表的な雷雲の構造
  【参考文献】
 雷と雷雲の科学,北川信一郎著,森北出版(2001)
 大気電気学,  北川信一編郎著,東海大学出版会(1996)

【本日の英単語】

plasma processing, CVD (Chemical Vapor Deposition), propellant, neutralization
lightning, thunder, ground flash, leader, return stroke, troposphere, stratosphere
mesosphere, thermosphere, sprite, gigantic jet, Rocket triggered lightning, laser triggered lightning

 第 08 回(11 / 17)中間試験 
 

 第 09 回(11 / 24)単一荷電粒子の運動,その1(サイクロトロン運動) 
サイクロトロン運動 サイクロトロン運動は反磁性電流を作る
赤(イオン)緑(電子)  
  【本日の英単語】
weakly ionized plasma, fully ionized plasma, charged particle, equation of motion, velocity, acceleration, mass, charge, force, electric field, magnetic field, uniform, cyclotron motion, cyclotron frequency, Larmor radius, diamagnetism

 第 10 回(12 / 01)単一荷電粒子の運動,その2(磁界に垂直なドリフト) 
ExBドリフト(向きも速度も同じ) 重力ドリフト(向きが逆,イオンの方が速い)
青い矢印が回転中心の移動(ドリフト)を示す.(赤(イオン)緑(電子)

ExBの方向を覚えよう(右手で)
  【本日の英単語】
parallel, perpendicular, horizontal, vertical, drift, ExB drift, gravity, gravitational drift, curvature drift, south pole, north pole

 第 11 回(12 / 15)磁気モーメントの保存と磁気ミラー
磁気ミラー
赤球はイオン青い線は磁力線。同じ磁力線の間を往復しているところに注目!
  【本日の英単語】
gradient B drift, magnetic moment, magnetic mirror, magnetic confinement, loss cone, Van Allen belt

 第 12 回(12 / 22)デバイしゃへいとプラズマ振動
プラズマ振動
赤(イオン)緑(電子)
青い矢印は電界の向きと大きさを示している
 
 第 13 回(1 / 7)プラズマ中の電磁波伝播
電磁波のカットオフ現象
下の図は,プラズマの密度(緑の領域),電磁波の電界強度(赤線),青い線はカットオフ密度の位置
上の図は,電磁波が入射した時の電子の運動を表す。
電磁波は横波なので,波の進行方向(横方向)に対して垂直(縦方向)に振動している
 ◎ 最初電磁波は左から発生して右へ進む
 ◎ カットオフ密度(青線の位置)まで達した電磁波はそこで反射される
 ◎ しばらくすると完全反射になって定在波ができる
 
【本日の英単語】
dielectric response, external electric field, internal electric field, relative permittivity, dielectric constant, magnetic permeability, cutoff, cutoff density, critical density

 第 14 回(1 / 12)宇宙におけるプラズマ
太陽のX線映像(2001年9月22日)
(科学衛星ようこうホームページより)
左下に大きなフレアが観測されている
様々な宇宙の画像は APOD 参照
  【本日の英単語】
magnetohydrodynamics, magnetic pressure, frozen-in field, magnetic reconnection, solar eclipse, sunspot, solar flare, solar wind, magnetosphere, aurora borealis, the northern lights, ionosphere, artificial satellite, geostationary satellite

 第 15 回(1 / 19)核融合研究(核融合の原理,核融合実験の現状)
核融合によるエネルギー発生の概念図     代表的核融合反応
   
  【本日の英単語】
nucleus, proton, neutron, electron, nucleon, nuclear fusion, nuclear fission, isotope, mass defect, fossil fuel,
Deuterium, Tritium, heavy water, Lawson criterion, magnetic confinement, inertial confinement,
torus, toroidal coil, toroidal field, simple torus, poloidal field, Tokamak, laser fusion, implosion,
International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER),
National Ignition Facility (NIF)


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