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目次 1 はじめに 2 プラズマとは 2.1 身の回りのプラズマ 2.2 物質の三体 2.3 イオンと電子 3 プラズマの生成方法 3.1 プラズマ温度とエネルギー分布関数 3.2 電離による正イオン 電子生成 反応断面積 平均自由行程と衝突周波数 反応レート 3

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Academic year: 2021

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図

表 1. 水素プラズマ中の主な反応過程． 反応過程 H 原子励起 H(p) + e  H(q) + e H 原子電離 H(p) + e  H + + 2e H + 放射再結合 H + + e  H(p) + h H 2 分子励起 H 2 (p) + e  H 2 (q) + e H 2 解離 H 2 + e  H + H * + e Frank-Condon 過程（H 2 ） H 2 (X 1  g+ ) + e  H 2 (b 3  u+ )
図 13. Debye 遮蔽によって現れるクーロン散乱 角最小値の概念図． で相対速度の絶対値は変化しない（
図 14. 電子の集団の変位による準中性条件の崩 れの概念図． 同量の電子が存在することで、集団的に見 たプラズマは準中性条件を保っている。一 方、 プラズマを構成する 1 つ 1 つの粒子は、 イオン温度や電子温度によって決まる速度 分布に従って、ランダムな熱運動をしてい る。そのため、イオン集団の平均位置から、 電子の集団の位置がずれることで、準中性 条件が僅かに崩れる状態が出来上がる。今、 簡単のため 1 次元系で議論を行うと、図 14 に示すようにイオンと電子の平均位置が距 離
図 15. 電子と H + の 1 次元系を Particle-In-Cell シミュレーションで計算して得られるポテンシ ャル分布．ポテンシャルは電子温度で規格化さ れているため，必ず 3 程度の値を取る． は、一般的に高い値を取る（ ∆
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