高度粒子線科学技術特論レポート(1)

問題

• 問題1
  講義資料1の4ページに引用されている ラングミュアの論文を意訳して プラズマ及びシースを説明せよ。

• 問題2
  温度T、圧力p=(n_n+ n_i+ n_e) κ T の熱平衡弱電離プラズマを考える。(κ はボルツマン定数。)
  (a) サハの式より、 電離度ζ = n_i/( n_n+ n_i)は
  ζ²/(1-ζ²) =(2πm_e/h²)^1.5 ((κ T)^2.5/p)Exp(-eV_I/κ T)
  で与えられる。ここで、eは素電荷、m_eは電子の質量、 hはプランク定数である。 以下の表の電離電圧V_Iのデータを用いて、 電離度を温度の関数としてグラフを作成し、別紙にプリントアウトして添付せよ。 ただし、圧力は10⁵, 1.0, 10^-3 の3通りとし、温度の最大値は1eVとせよ。
  

  element	Ionization potential[V]
  Cs	3.89
  Ar	15.76
  He	24.58

  
  (b) ζ > 0.1を強電離プラズマの条件とすると、セシウム強電離プラズマ を得るのに必要な温度は電離エネルギーのおよそ何分の1か?

• 問題3
  プラズマ計測法の内、 電子温度、イオン温度、中性粒子温度を決定する方法を各1つ 選び、各方法の原理特徴や適用範囲を要約せよ。

注意

友人にヒントなどを教えてもらうことは構わないが、必ず自分で考えた 結果を提出すること。極端に類似の(丸写しの)レポートがあれば、全て0点と 評価するので注意すること。

レポート提出は原則月曜のオフィスアワーに担当者に手渡すこととする。 最終提出期限は6/30とする。それ以前の提出も歓迎する。