顔写真

タカハシ カズノリ
髙橋 和貴
Kazunori Takahashi
所属
大学院工学研究科 電気エネルギーシステム専攻 電気エネルギーシステム工学講座(高密度エネルギー制御分野)
職名
准教授
学位
  • 博士(工学)(東北大学)

  • 修士(工学)(東北大学)

経歴 10

  • 2024年1月 ~ 継続中
    東北大学グリーン未来創造機構

  • 2023年4月 ~ 継続中
    大学共同利用機関法人自然科学研究機構 核融合科学研究所 客員准教授

  • 2022年5月 ~ 継続中
    東北大学ディスティングイッシュトリサーチャー

  • 2014年 ~ 継続中
    国立研究開発法人産業技術総合研究所

  • 2013年4月 ~ 継続中
    東北大学 大学院工学研究科 准教授

  • 2021年11月 ~ 2023年3月
    東北大学 高等研究機構 准教授

  • 2007年4月 ~ 2013年3月
    岩手大学工学部 助教

  • 2010年10月 ~ 2011年9月
    オーストラリア国立大学 プラズマ研究所 客員研究員

  • 2006年10月 ~ 2007年3月
    日本学術振興会特別研究員 (PD:東北大学)

  • 2006年10月 ~ 2007年2月
    オーストラリア国立大学 プラズマ研究所

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学歴 3

  • 東北大学 工学研究科

    ~ 2006年9月

  • 東北大学 工学研究科

    ~ 2004年3月

  • 東北大学 工学部

    ~ 2002年3月

委員歴 12

  • プラズマ・核融合学会 領域委員,領域プログラム委員

    2024年1月 ~ 継続中

  • Frontiers in Space Technologies Associate Editor

    2020年5月 ~ 継続中

  • Plasma Research Express Editorial Board Member

    2018年9月 ~ 継続中

  • 核融合ネットワーク委員 核融合ネットワーク委員

    2017年4月 ~ 継続中

  • Frontiers of Physics Review Editor

    2016年1月 ~ 継続中

  • 6th Asia-Pacific Conference on Plasma Physics, AAPPS-DPP, Program Committee

    2022年1月 ~ 2022年10月

  • The 11th International Conference on Reactive Plasmas, Program Committee

    2021年7月 ~ 2022年10月

  • The Gaseous Electronics Conference, Local Organizing Committee

    2021年7月 ~ 2022年10月

  • プラズマ・核融合学会 編集委員

    2018年4月 ~ 2020年7月

  • 電気学会東北支部 総務幹事

    2018年4月 ~ 2019年4月

  • 日本物理学会 領域2役員,世話人

    2015年10月 ~ 2018年9月

  • 電気学会プラズマ技術委員会 一号委員

    2011年4月 ~ 2014年3月

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所属学協会 3

  • American Physical Society

  • プラズマ・核融合学会

  • 日本物理学会

研究キーワード 3

  • プラズマ応用

  • 電気推進

  • プラズマ理工学

研究分野 1

  • エネルギー / プラズマ科学 /

受賞 22

  1. 第19回(令和4(2022)年度)日本学術振興会賞

    2022年12月 日本学術振興会 磁気ノズル中のプラズマダイナミクスと宇宙推進に関する研究

  2. 2019: Research Highlights from the past year (Physics)

    2020年3月 Springer Nature Helicon-type radiofrequency plasma thrusters and magnetic plasma nozzles

  3. AAPPS-DPP Young Research Award, selected by Prof Donald Blair Melrose

    2016年12月7日 Association of Asia Pacific Physical Societies, Division of Plasma Physics

  4. AAPPS-DPP Young Research Award, selected by Prof Setsuo Ichimaru

    2016年12月7日 Association of Asia Pacific Physical Societies, Division of Plasma Physics

  5. AAPPS-DPP Young Research Award, selected by Prof Predhiman Krishan Kaw

    2016年12月7日 Association of Asia Pacific Physical Societies, Division of Plasma Physics

  6. 第15回インテリジェント・コスモス奨励賞

    2016年5月 (公財)インテリジェント・コスモス学術振興財団 磁気ノズルヘリコンプラズマ宇宙推進機の学理と開発

  7. 第7回青葉工学振興会賞

    2013年12月6日 青葉工学振興会

  8. 矢崎科学技術振興記念財団 2012年度学術賞

    2013年3月 矢崎科学技術振興記念財団

  9. 日本物理学会第6回 若手奨励賞

    2012年3月 日本物理学会

  10. 平成23年度 文部科学大臣表彰 若手科学者賞

    2011年4月 文部科学省

  11. IOP Publishing IOP Trusted Reviewer 2022

    2022年5月 Institute of Physics

  12. Top 100 in Physics 2021

    2022年3月 Scientific Reports (Nature publishing group) Magnetic nozzle radiofrequency plasma thruster approaching twenty percent thruster efficiency

  13. IOP Outstanding Reviewer Award

    2021年4月 IOP (Institute of Physics) Publishing

  14. IOP Trusted Reviewer

    2020年9月 IOP Publishing

  15. Top 100 in Physics 2018

    2019年4月 Scientific Reports (Nature publishing group) Demonstrating a new technology for space debris removal using a bi-directional plasma thruster

  16. プラズマ核融合学会 若手学会発表賞

    2013年12月6日 一般社団法人 プラズマ・核融合学会 磁気ノズル中径方向拡散の抑制によるヘリコンスラスターの性能向上

  17. 平成23年電気学会 優秀論文発表賞(基礎・材料・共通部門表彰)

    2012年9月 電気学会

  18. 電気学会東北支部 優秀論文賞

    2012年4月 電気学会東北支部

  19. 電気学会優秀論文発表賞

    2009年3月 電気学会

  20. 東北大学 電気情報優秀賞

    2007年3月 東北大学電気系

  21. 財団法人青葉工学振興会第12回研究奨励賞

    2006年12月 財団法人青葉工学振興会

  22. 第6回核融合エネルギー連合講演会優秀発表賞

    2006年6月 核融合エネルギー連合講演会

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論文 180

  1. Modelling a thrust imparted by a highly ionized magnetic nozzle rf plasma thruster 査読有り

    Kazunori Takahashi

    Journal of Plasma Physics 90 975900201-1-975900201-12 2024年3月

    DOI: 10.1017/S0022377824000266  

  2. Measurement of a force imparted to a magnetic nozzle by electron diamagnetism 査読有り

    Soya Sumikawa, Kazunori Takahashi

    Physics of Plasmas 31 (3) 034501-1-034501-5 2024年

    出版者・発行元:AIP Publishing

    DOI: 10.1063/5.0192917  

    ISSN:1070-664X

    eISSN:1089-7674

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    An electron-beam plasma source consisting of a hot filament is installed near the throat of the magnetic nozzle immersed in a vacuum chamber. The low plasma potential of about 5 V is formed over the region of the measurement in the weakly ionized and partially magnetized argon plasma expanding along a magnetic nozzle; an electric field is much smaller than a pressure gradient, providing a force balance between the electron pressure and the magnetic pressure. This condition leads to a negligible electron E×B drift current and nearly pure diamagnetism. Measurement of the force exerted on the magnetic nozzle is performed by attaching only the solenoid to a pendulum thrust balance, clearly demonstrating the presence of the force induced by the purely diamagnetic current, which is the major contributor to the thrust generation in the magnetic nozzle plasma thruster. This indicates that the thrust can be generated only by the electrons expanding in the magnetic nozzle.

  3. Effect of a permanent-magnet-induced cusp field on a magnetic nozzle radio frequency plasma thruster 査読有り

    Yugo Nakahama, Kazunori Takahashi

    AIP Advances 14 (1) 015059-1-015059-8 2024年1月

    出版者・発行元:AIP Publishing

    DOI: 10.1063/5.0186991  

    eISSN:2158-3226

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    A cusp magnetic field is formed upstream of a radio frequency antenna by using a permanent magnet (PM) array in a radio frequency plasma source attached to a diffusion chamber, while an expanding magnetic field configuration downstream of the source is maintained by placing a solenoid near the source tube’s exit, resembling a magnetic nozzle plasma thruster. The PM array is composed of 16 neodymium magnets and is designed to be movable axially, providing a movable axial location of the cusp field. The source is operated at a frequency of 13.56 MHz and an rf power of up to 2.6 kW in low-pressure argon. A force exerted on a target plate located downstream of the source is assessed by a pendulum target technique, showing that the force is increased if the cusp field is closer to the radio frequency antenna. The result is consistent with the previously reported result for the cusp field configuration applied by two sets of solenoids, while the present configuration can reduce the consumed electricity for the upstream solenoid.

  4. Experimental investigation on magnetic field strength providing thrust saturation in a magnetic nozzle radiofrequency plasma thruster 招待有り 査読有り

    Kazunori Takahashi, Soya Sumikawa

    Plasma Physics and Controlled Fusion 66 015012-1-015012-9 2024年1月

    出版者・発行元:IOP Publishing

    DOI: 10.1088/1361-6587/ad1124  

    ISSN:0741-3335

    eISSN:1361-6587

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    Abstract Magnetic field strength applied to a magnetic nozzle radiofrequency (rf) plasma thruster having a 10.5-cm-diameter source tube is increased up to about 3~kG by pulsing the solenoid current. A target plate is installed at 30 cm downstream of the source and an impulse bit exerted to the target is measured to assess the thrust, where the thrust balance measurement was impossible due to the interaction between the pulsed magnetic fields and the eddy currents on surroundings. Since the diameter of the plasma plume at the target location is larger than the target diameter, a comparison between the thrust balance and target measurements under continuous magnetic field and rf power is performed prior to the pulsed magnetic field experiments, showing that about 65 percent of the plasma momentum is exerted to the target plate. Saturation of the impulse bit, being equivalent to the force multiplied by the rf pulse width, is clearly observed when increasing the magnetic field strength. The magnetic field providing the force saturation is found to be changed by the source diameter, which is qualitatively explained by considering a change in the plasma loss to the source wall in a thruster model containing the particle balance, power balance, and one-dimensional magnetic nozzle models. It is suggested that the magnetic field strength required for optimizing the force, i.e., the thrust, can be reduced when enlarging the source tube diameter.

  5. Characterization of a radiofrequency linear plasma device in uniform and convergent magnetic fields 査読有り

    Kazunori Takahashi, Yume Teranishi

    Plasma Sources Science and Technology 32 (12) 125004-1-125004-8 2023年12月

    出版者・発行元:IOP Publishing

    DOI: 10.1088/1361-6595/ad0fb0  

    ISSN:0963-0252

    eISSN:1361-6595

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    Abstract A linear radiofrequency plasma device is constructed, where a source operating at a frequency of 13.56 MHz and a maximum power of several kW is attached to a cylindrical vacuum chamber about 1 m in length. Seven solenoids are located around the source and the chamber, providing various magnetic field configurations by changing the solenoid currents. The plasma density of the radiofrequency linear plasma device is initially characterized in uniform and convergent magnetic field configurations. A blue mode argon plasma, being inherent to the helicon or high-density discharge, is observed in the chamber downstream of the source for both configurations, while the density near the antenna is lower than that in the chamber. Furthermore, the density for the convergent magnetic field configuration is found to be larger than that for the uniform case, providing a maximum density of about $2\times10^{19}~\textrm{m}^{-3}$. Spatiotemporal measurements of the ion saturation current reveal that the density peak is formed near the rf antenna at the initial time of the discharge and the peripheral high-density region subsequently appears downstream of the antenna, implying that the rf power is efficiently coupled with the electrons downstream of the antenna once the initial plasma is created. A few ms after turning on the rf power, the density over the whole region reduces, which seems to be due to a neutral depletion.

  6. Helicon waves in a converging-diverging magnetoplasma 査読有り

    F Filleul, A Caldarelli, K Takahashi, R W Boswell, C Charles, J E Cater, N Rattenbury

    Plasma Sources Science and Technology 32 (11) 115015-1-115015-16 2023年11月1日

    出版者・発行元:IOP Publishing

    DOI: 10.1088/1361-6595/ad0b96  

    ISSN:0963-0252

    eISSN:1361-6595

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    Abstract Waves propagating along a converging-diverging rf magnetoplasma having the characteristics of a bounded m = 0 helicon mode are reported and characterised. The discharge features a 30$~$cm separation between the region of radiofrequency energy deposition by a single loop antenna and the region of maximum magnetic field applied by a pair of coils. With 200$~$W of rf input power, up to a five-fold increase in axial plasma density between the antenna and the magnetic mirror throat is observed together with an Ar II blue-mode. Two dimensional B-dot probe measurements show that the rf magnetic fields are closely guided by the converging-diverging geometry. The wave is characterised as a m = 0 mode satisfying the helicon dispersion relation on-axis with radial boundary conditions approximately matching the radii of the plasma column. Analysis of the wave phase velocity and wave axial damping failed to identify collisionless or collisional wave-plasma coupling mechanisms. Instead, the wave axial amplitude variations can be explained by local wave resonances and possible reflections from localised rapid changes of the refractive index. A Venturi-like effect owing to the funnel-shaped magnetoplasma and conservation of the wave energy may also explain some level of amplitude variations.

  7. Comparison of vacuum-immersed helicon thrusters terminated by upstream magnetic and physical walls 査読有り

    Kazunori Takahashi

    Journal of Physics D: Applied Physics 56 (47) 475207-1-475207-9 2023年8月31日

    出版者・発行元:IOP Publishing

    DOI: 10.1088/1361-6463/acef36  

    ISSN:0022-3727

    eISSN:1361-6463

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    Abstract Thrusts imparted by helicon thrusters terminated by a cusp magnetic field and a physical wall are compared in a laboratory experiment, where the configurations have source lengths of 26 cm and 17.5 cm, respectively. The thruster is typically operated at about 5 kW of radiofrequency power and argon gas is used as a propellant. The influence of the cusp magnetic field inside the source on the thrust is clearly observed for the long source length case, while it does not significantly affect the thrust for the short source length case. The results imply that the thrust enhancement by the cusp magnetic field is due to the geometrical isolation of the plasma from the physical wall, which reduces energy loss to the wall. Furthermore, it is observed that the high-potential plasma for the short source length case is indeed unstable due to microarcings, which occur with an interval time of about sub-second. It is shown that the occurrence of microarcings induces a temporal change in the plasma potential, while no drastic change in the electron temperature is observed.

  8. Effect of rf driving frequency on peripheral high energy electrons in a magnetically expanding plasma reactor 査読有り

    Thanatith Nakul, Yugo Nakahama, Kazunori Takahashi

    AIP Advances 13 (8) 085324-1-085324-8 2023年8月

    出版者・発行元:AIP Publishing

    DOI: 10.1063/5.0166423  

    eISSN:2158-3226

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    Two operational rf driving frequencies of 2 and 13.56 MHz are employed in a 14-cm-diameter radio frequency (rf) plasma source under an expanding magnetic field. The changes in the radial profiles of the ion saturation current and the electron temperature are observed in the magnetically expanding plasma when changing the driving frequency. Peripheral high temperature electrons are detected for the higher frequency case, which is consistent with previous studies, implying a localized electron heating in the radially outer region near the antenna and a transport along the magnetic field. However, it disappears when lowering the rf driving frequency, which would be due to an increase in a skin depth. Therefore, the present results demonstrate that the rf power would be absorbed in radially outer and entire regions of the discharge tube for the higher and lower rf driving frequency cases, respectively. As a result of the ionization induced by the peripheral high temperature electrons in the expanding magnetic field, the density in the expanding magnetic field for the 13.56 MHz case is higher than the 2 MHz case, resulting in the larger thrust as measured by a pendulum target technique.

  9. Kinetic electron cooling in magnetic nozzles: experiments and modeling 査読有り

    June Young Kim, Kyoung-Jae Chung, Kazunori Takahashi, Mario Merino, Eduardo Ahedo

    Plasma Sources Science and Technology 32 (7) 073001-1-073001-27 2023年7月1日

    出版者・発行元:IOP Publishing

    DOI: 10.1088/1361-6595/acd71c  

    ISSN:0963-0252

    eISSN:1361-6595

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    Abstract As long-distance space travel requires propulsion systems with greater operational flexibility and lifetimes, there is a growing interest in electrodeless plasma thrusters that offer the opportunity for improved scalability, larger throttleability, running on different propellants and limited device erosion. The majority of electrodeless designs rely on a magnetic nozzle (MN) for the acceleration of the plasma, which has the advantage of utilizing the expanding electrons to neutralize the ion beam without the additional installation of a cathode. The plasma expansion in the MN is nearly collisionless, and a fluid description of electrons requires a non-trivial closure relation. Kinetic electron effects and in particular electron cooling play a crucial role in various physical phenomena, such as energy balance, ion acceleration, and particle detachment. Based on experimental and theoretical studies conducted in recognition of this importance, the fundamental physics of the electron-cooling mechanism revealed in MNs and magnetically expanding plasmas is reviewed. In particular, recent approaches from the kinetic point of view are discussed, and our perspective on the future challenges of electron cooling and the relevant physical subject of MN is presented.

  10. Magnetic Nozzle Radiofrequency Plasma Systems for Space Propulsion, Industry, and Fusion Plasmas 招待有り 査読有り

    Kazunori TAKAHASHI, Christine CHARLES, Rod W BOSWELL, Kazuma EMOTO, Yoshinori TAKAO, Shiro HARA, Haruhisa NAKANO, Kenichi NAGAOKA, Katsuyoshi TSUMORI

    Plasma and Fusion Research 18 2501050-1-2501050-10 2023年7月

    DOI: 10.1585/pfr.18.2501050  

  11. Enhanced diamagnetism by energetic tail electrons in a magnetized plasma 査読有り

    Kazunori Takahashi, Christine Charles, Rod W. Boswell

    Physical Review Research 5 (2) L022029-1-L022029-5 2023年5月11日

    出版者・発行元:American Physical Society (APS)

    DOI: 10.1103/physrevresearch.5.l022029  

    eISSN:2643-1564

  12. Radial profile control of a magnetically expanding plasma and its impact on a plasma thruster 査読有り

    Soya Sumikawa, Kazunori Takahashi

    Japanese Journal of Applied Physics 62 (SL) SL1001-1-SL1001-5 2023年4月3日

    出版者・発行元:IOP Publishing

    DOI: 10.35848/1347-4065/acc3a3  

    ISSN:0021-4922

    eISSN:1347-4065

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    Abstract Two RF loop antennas are wound around the source tube of an inductively coupled and magnetically expanding plasma. The magnetic field lines are convergent in the source and divergent downstream of the source tube. The RF antennas are independently powered by two RF generators, providing the change in the radial profile of the ion saturation current of a Langmuir probe. Peaks in the ion saturation currents are observed around the magnetic field lines intersecting the radial source wall at the RF antenna positions, implying the presence of the electrons created near the antennas and transported along the magnetic field lines. The results suggest that the radial profile of the magnetically expanding plasma can be controlled by superimposing the plasmas created by the two antennas. The impact of the radial profile on the thrust is preliminarily investigated by attaching only the solenoid to a pendulum thrust balance immersed in vacuum.

  13. Assessment of a thrust induced by a water-fueled magnetron sputtering source 査読有り

    Sota Shimizu, Kazunori Takahashi

    Acta Astronautica 204 370-375 2023年3月

    出版者・発行元:Elsevier BV

    DOI: 10.1016/j.actaastro.2023.01.014  

    ISSN:0094-5765

  14. Density profile transition and high-energy electron transport in a magnetically expanding radio frequency plasma 査読有り

    Kazuma Emoto, Kazunori Takahashi, Yoshinori Takao

    Physics of Plasmas 30 (1) 013509-1-013509-10 2023年1月

    出版者・発行元:AIP Publishing

    DOI: 10.1063/5.0126901  

    ISSN:1070-664X

    eISSN:1089-7674

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    The density profile transition and high-energy electron transport in a magnetically expanding radio frequency (RF) plasma were investigated using particle-in-cell and Monte Carlo collision techniques, where both the plasma source and the diffusion region were simulated self-consistently. The simulation results show that the density profile changes from center-peaked to bimodal plasma with increasing magnetic field strength, where bimodal plasma was observed in previous experiments. Then, the density profile transition is discussed with respect to ionization, electron temperature, and high-energy electron density. This indicates that electrons were heated by the RF field and transported radially inward across magnetic field lines. The moving distance of high-energy electrons is explained by an electron-neutral elastic collision. Therefore, the density formation depends on where the electrons are heated and how far the high-energy electrons are transported by an elastic collision, implying the longer existing time of high-energy electrons that move radially inward away from the RF antenna.

  15. Wave-driven electron inward transport in a magnetic nozzle 査読有り

    Kazunori Takahashi, Christine Charles, Rod W. Boswell

    Scientific Reports 12 (1) 20137-1-20137-9 2022年12月5日

    出版者・発行元:Springer Science and Business Media LLC

    DOI: 10.1038/s41598-022-24202-9  

    eISSN:2045-2322

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    Abstract Plasma flows in divergent magnetic fields resembling a magnetic nozzle can be found over wide scales ranging from astrophysical objects to terrestrial plasma devices. Plasma detachment from a magnetic nozzle is a frequent occurrence in natural plasmas, e.g., plasma ejection from the Sun and release from the Sun’s magnetic field, forming the solar wind. Plasma detachment has also been a challenging problem relating to space propulsion devices utilizing a magnetic nozzle, especially the detachment of the magnetized electrons having a gyro-radius smaller than the system’s scale is required to maintain zero net current exhausted from the system. Here we experimentally demonstrate that a cross-field transport of the electrons toward the main nozzle axis, which contributes to neutralizing the ions detached from the nozzle, is induced by the spontaneously excited magnetosonic wave having the frequency considerably higher than the ion cyclotron frequency and close to the lower hybrid frequency, driving an E × B drift that only effects the electrons. Wave-induced transport and loss have been one of many important issues in plasma physics over the past several decades. Conversely, the presently observed electron inward transport has a beneficial effect on the detachment by reducing the divergence of the expanding plasma beam; this finding will open a new perspective for the role of waves and instabilities in plasmas.

  16. Thirty percent conversion efficiency from radiofrequency power to thrust energy in a magnetic nozzle plasma thruster 査読有り

    Kazunori Takahashi

    Scientific Reports 12 (1) 18618-1-18618-13 2022年11月10日

    出版者・発行元:Springer Science and Business Media LLC

    DOI: 10.1038/s41598-022-22789-7  

    eISSN:2045-2322

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    Abstract Innovations for terrestrial transportation technologies, e.g., cars, aircraft, and so on, have driven historical industries so far, and a similar breakthrough is now occurring in space owing to the successful development of electric propulsion devices such as gridded ion and Hall effect thrusters, where solar power is converted into the momentum of the propellant via acceleration of the ionized gases, resulting in a high specific impulse. A magnetic nozzle (MN) radiofrequency (rf) plasma thruster consisting of a low-pressure rf plasma source and a MN is an attractive candidate for a high-power electric propulsion device for spacecraft, as it will provide a long lifetime operation at a high-power level due to the absence of an electrode exposed to the plasma and a high thrust density. The high-density plasma produced in the source is transported along the magnetic field lines toward the open-source exit and the plasma is then spontaneously accelerated in the MN. By ejecting the plasma flow from the system, the reaction forces are exerted to the thruster structure including the source and the MN, and the spacecraft is resultantly propelled. The thruster will open the next door for space technologies, while the performance of the MN rf plasma thruster has been lower than those of the mature electric propulsion devices due to the energy loss to the physical walls. Here the thruster efficiency of about 30%, being the highest to date in this type of thruster, is successfully obtained in the MN rf plasma thruster by locating a cusp magnetic field inside the source, which acts as a virtual magnetic wall isolating the plasma from the source wall. The increase in the thrust by the cusp can be explained by considering the reductions of the loss area and the plasma volume in a thrust analysis combining a global source model and a one-dimensional MN model.

  17. Characterization of a 2 MHzradiofrequency-driven magnetically expanding plasma source 査読有り

    Thanatith Nakul, Kazunori Takahashi

    AIP Advances 12 095118-1-095118-7 2022年9月

    DOI: 10.1063/5.0106732  

  18. Two-dimensional deflection of a plasma plume exhausted from a magnetically steered radiofrequency plasma thruster 査読有り

    Kazunori Takahashi, Ryoji Imai

    Physics of Plasmas 29 (5) 054501-1-054501-5 2022年5月

    出版者・発行元:AIP Publishing

    DOI: 10.1063/5.0090476  

    ISSN:1070-664X

    eISSN:1089-7674

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    Two-dimensional steering of a magnetic nozzle in a radio frequency plasma thruster is performed by mounting four small additional solenoids in addition to a main solenoid providing the axisymmetric magnetic nozzle. The cross-sectional profile of the ion saturation current is measured by a Langmuir probe array aligned along the radial axis, which is rotated to perform the spatial scan in the cross section of the plume. The measurements show that the horizontal, vertical, and diagonal deflections of the plume can be controlled by the electric currents supplied to the four additional solenoids. Since the deflections of the magnetic nozzle and the plume can provide the thrust vector control as demonstrated in previous studies, the present result leads a two-dimensional thrust vector control in the magnetic nozzle radio frequency plasma thruster.

  19. Deflections of dynamic momentum flux and electron diamagnetic thrust in a magnetically steered rf plasma thruster 査読有り

    Ryoji Imai, Kazunori Takahashi

    Journal of Physics D: Applied Physics 55 (13) 135201-1-135201-11 2022年

    出版者・発行元:IOP Publishing

    DOI: 10.1088/1361-6463/ac4451  

    ISSN:0022-3727

    eISSN:1361-6463

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    <title>Abstract</title> Two-dimensional characterization of the plasma plume is experimentally performed downstream of a magnetically steered radiofrequency plasma thruster, where the ion beam current, the ion saturation current, and the horizontal dynamic momentum flux, are measured by using the retarding field energy analyzer, the Langmuir probe, and the momentum vector measurement instrument, respectively, in addition to the previously measured horizontal thrust. The measurements show the deflections of the dynamic momentum flux including both the ions and the neutrals; the change in the direction of the dynamic momentum flux is consistent with the previously measured horizontal thrust. Furthermore, the ion saturation current profile implies that the deflected electron-diamagnetic-induced Lorentz force exerted to the magnetic nozzle contributes to the change in the thrust vector. Therefore, it is demonstrated that the deflections of both the dynamic momentum flux and the electron-diamagnetic-induced Lorentz force play an important role in the thrust vector control by the magnetic steering.

  20. Comparison of thrusts imparted by a magnetron sputtering source operated in DC and high power impulse modes 査読有り

    Kazunori Takahashi, Hidemasa Miura

    AIP Advances 11 (10) 105115-1-105115-6 2021年10月

    出版者・発行元:AIP Publishing

    DOI: 10.1063/5.0069184  

    eISSN:2158-3226

  21. Numerical investigation of internal plasma currents in a magnetic nozzle 査読有り

    Kazuma Emoto, Kazunori Takahashi, Yoshinori Takao

    Physics of Plasmas 28 (9) 093506-1-093506-11 2021年9月

    出版者・発行元:AIP Publishing

    DOI: 10.1063/5.0053336  

    ISSN:1070-664X

    eISSN:1089-7674

  22. Investigation of Momentum Flux Lost to a Lateral Wall in an Electrodeless RF Plasma Thruster

    Kazuma Emoto, Kazunori Takahashi, Yoshinori Takao

    AIAA Propulsion and Energy 2021 Forum 3383-1-3383-6 2021年8月9日

    出版者・発行元:None

    DOI: 10.2514/6.2021-3383  

  23. Demonstrating a magnetic steering of the thrust imparted by the magnetic nozzle radiofrequency plasma thruster 査読有り

    Ryoji Imai, Kazunori Takahashi

    Applied Physics Letters 118 264102-1-264102-5 2021年6月

    DOI: 10.1063/5.0058202  

  24. Vector Resolved Energy Fluxes and Collisional Energy Losses in Magnetic Nozzle Radiofrequency Plasma Thrusters 査読有り

    Kazuma Emoto, Kazunori Takahashi, Yoshinori Takao

    Frontiers in Physics 9 779204-1-779204-13 2021年

    出版者・発行元:Frontiers Media SA

    DOI: 10.3389/fphy.2021.779204  

    eISSN:2296-424X

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    Energy losses in a magnetic nozzle radiofrequency plasma thruster are investigated to improve the thruster efficiency and are calculated from particle energy losses in fully kinetic simulations. The simulations calculate particle energy fluxes with a vector resolution including the plasma energy lost to the dielectric wall, the plasma beam energy, and the divergent plasma energy in addition to collisional energy losses. As a result, distributions of energy losses in the thruster and the ratios of the energy losses to the input power are obtained. The simulation results show that the plasma energy lost to the dielectric is dramatically suppressed by increasing the magnetic field strength, and the ion beam energy increases instead. In addition, the divergent ion energy and collisional energy losses account for approximately 4%–12% and 30%–40%, respectively, regardless of the magnetic field strength.

  25. Axial momentum gains of ions and electrons in magnetic nozzle acceleration 査読有り

    Kazuma Emoto, Kazunori Takahashi, Yoshinori Takao

    Plasma Sources Science and Technology 30 (11) 115016-1-115016-11 2021年

    出版者・発行元:IOP Publishing

    DOI: 10.1088/1361-6595/ac33ee  

    ISSN:0963-0252

    eISSN:1361-6595

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    <title>Abstract</title> Fully kinetic simulations of magnetic nozzle acceleration were conducted to investigate the axial momentum gains of ions and electrons with electrostatic and Lorentz forces. The axial momentum gains per ion and electron are directly calculated from the kinetics of charged particles, indicating that electrons in the magnetic nozzle obtain the net axial momentum by the Lorentz force, even though they are decelerated by the electrostatic force. Whereas ions are also accelerated by the electrostatic force, the axial momentum gain of electrons increases significantly with increasing magnetic field strength and becomes dominant in the magnetic nozzle. In addition, it is clearly shown that the axial momentum gain of electrons is due to the electron momentum conversion from the radial to the axial direction, resulting in a significant increase in the thrust and exhaust velocity.

  26. Direct measurement of thrust induced by a magnetron sputtering source 査読有り

    Kazunori Takahashi, Hidemasa Miura

    Applied Physics Letters 118 (15) 154101-1-154101-5 2021年

    出版者・発行元:AIP Publishing

    DOI: 10.1063/5.0042798  

    ISSN:0003-6951

    eISSN:1077-3118

  27. Automatically Controlled Frequency-Tunable rf Plasma Thruster: Ion Beam and Thrust Measurements 招待有り 査読有り

    Kazunori Takahashi, Ryoji Imai, Kengo Hanaoka

    Frontiers in Physics 9 639010-1-639010-13 2021年

    出版者・発行元:Frontiers Media SA

    DOI: 10.3389/fphy.2021.639010  

    eISSN:2296-424X

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    A fast and automatically controlled frequency-tunable radiofrequency (rf) system is installed in an rf plasma thruster consisting of a stepped-diameter insulator source tube wound by a single-turn loop antenna and a solenoid providing a magnetic nozzle, and immersed in vacuum. The frequency and the output power are controlled so as to minimize the reflection coefficient and to maintain the net power corresponding to the forward minus reflected powers at a constant level. The reproducibility of the impedance matching and the stability of the net rf power are assessed, showing the fast impedance matching within about 10 msec and the long and stable delivery of the rf power to the thruster. When increasing the rf power up to 500 W, discontinuous changes in the source plasma density, the imparted thrust, and the signal intensity of the ion beam downstream of the thruster are observed, indicating effects of the discharge mode on the thruster performance and the ion energy distribution.

  28. Vertical silicon etching by using an automatically and fast-controlled frequency tunable rf plasma source 査読有り

    Kengo Hanaoka, Kazunori Takahashi

    AIP Advances 11 (2) 025013-1-025013-6 2021年

    出版者・発行元:None

    DOI: 10.1063/5.0038596  

    eISSN:2158-3226

  29. Magnetic nozzle radiofrequency plasma thruster approaching twenty percent thruster efficiency 査読有り

    Kazunori Takahashi

    Scientific Reports 11 (1) 2768-1-2768-11 2021年

    出版者・発行元:None

    DOI: 10.1038/s41598-021-82471-2  

    eISSN:2045-2322

  30. 小特集 革新的半導体産業システム“ミニマルファブ”におけるプラズマテクノロジー 「ヘリコンプラズマ源を用いたマルチターゲットスパッタリング装置」 招待有り 査読有り

    高橋和貴

    プラズマ・核融合学会誌 96 (10) 552-556 2020年10月

  31. Thermodynamic analogy for electrons interacting with a magnetic nozzle 査読有り

    Kazunori Takahashi, Christine Charles, Rod W Boswell, And Akira

    Physical Review Letters 125 165001-1-165001-5 2020年10月

    DOI: 10.1103/PhysRevLett.125.165001  

  32. Increased thrust-to-power ratio of a stepped-diameter helicon plasma thruster with krypton propellant 査読有り

    Kazunori Takahashi, Yoshinori Takao, Ando And

    Journal of Propulsion and Power 36 (6) 961-965 2020年9月

    DOI: 10.2514/1.B37940  

  33. Commentary: On helicon thrusters: Will they ever fly? 査読有り

    Kazunori Takahashi, Christine Charles, Rod W. Boswell, Yoshinori Takao, Amnon Fruchtman, Jaume Navarro-Cavallé, Mario Merino

    Frontiers in Physics 8 277-1-277-3 2020年8月20日

    出版者・発行元:Frontiers Media SA

    DOI: 10.3389/fphy.2020.00277  

    eISSN:2296-424X

  34. Spatial measurement of axial and radial momentum fluxes of a plasma expanding in a magnetic nozzle 査読有り

    Kazunori Takahashi, Takeharu Sugawara, And Akiro

    New Journal of Physics 22 (7) 073034-1-073034-9 2020年7月27日

    出版者・発行元:IOP Publishing

    DOI: 10.1088/1367-2630/ab98d5  

    eISSN:1367-2630

  35. Modification of momentum flux lost to a radial wall of a helicon source by neutral injection 査読有り

    Kazunori Takahashi, Takeharu Sugawara, Ando And

    Physics of Plasmas 27 (6) 064504-1-064504-5 2020年6月

    出版者・発行元:AIP Publishing

    DOI: 10.1063/5.0002173  

    ISSN:1070-664X

    eISSN:1089-7674

  36. Reproducibility of a Plasma Production in a Fast- and Automatically-controlled Radio Frequency Plasma Source 査読有り

    Kengo Hanaoka, Kazunori Takahashi, Ando And

    IEEE Transactions on Plasma Science 48 (6) 2138-2142 2020年6月

    出版者・発行元:Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE)

    DOI: 10.1109/tps.2020.2987554  

    ISSN:0093-3813

    eISSN:1939-9375

  37. 磁気ノズルRFプラズマスラスタ開発の現状

    高橋和貴, Christine Charles, Rod Boswell, 鷹尾祥典, 安藤晃

    宇宙太陽発電 5 14-17 2020年2月

  38. Response of beam focusing to plasma fluctuation in a filament-arc-type negative ion source 査読有り

    Y. Haba, K. Nagaoka, K. Tsumori, M. Kisaki, K. Takahashi, H. Nakano, K. Ikeda, S. Yoshimura, M. Osakabe

    Japanese Journal of Applied Physics 59 (SH) SHHA01-1-SHHA01-5 2020年

  39. Fast and automatic control of a frequency-tuned radiofrequency plasma source 査読有り

    Kazunori Takahashi, Kengo Hanaoka, Ando And

    Frontiers in Physics 7 227-1-227-8 2020年

    DOI: 10.3389/fphy.2019.00227  

  40. Spatially- and vector-resolved momentum flux lost to a wall in a magnetic nozzle rf plasma thruster 査読有り

    Kazunori Takahashi, Takeharu Sugawara, Ando And

    Scientific Reports 10 1061-1-1061-11 2020年

    DOI: 10.1038/s41598-020-58022-6  

  41. Minimal multi-target plasma sputtering tool 査読有り

    Kazunori Takahashi, Taichi Saito, Ando And, Yuki Yabuta, Hisashi Mizuguchi, Naoko Yamamoto, Ryuichiro Kamei, Shiro Hara

    Vacuum 171 109000-1-109000-7 2020年

    DOI: 10.1016/j.vacuum.2019.109000  

  42. Spatiotemporal oscillation of an ion beam extracted from a potential-oscillating plasma source 査読有り

    Kazunori Takahashi, Tsuyoshi Imagi, Masashi Ishitomi, Kenichi Nagaoka, Yasuaki Haba, Haruhisa Nakano, And Akiro, Masashi Kisaki, Katsuyoshi Tsumori, Katsunori Ikeda

    New Journal of Physics 21 093043-1-093043-9 2019年9月

    出版者・発行元:None

    DOI: 10.1088/1367-2630/ab3f70  

    ISSN:1367-2630

  43. Performance improvement of a magnetic nozzle plasma thruster

    Kazunori Takahashi, Yoshinori Takao, Akira Ando

    Proceedings of the 36th International Electric Propulsion Conference IEPC-2019 A855-1-A855-5 2019年9月

  44. Laboratory demonstration of a bidirectional helicon plasma thruster for space debris removal

    Kazunori Takahashi, Christine Charles, Rod W Boswell, Akira Ando

    Proceedings of the 36th International Electric Propulsion Conference IEPC-2019 A852-1-A852-6 2019年9月

  45. Low-magnetic-field enhancement of thrust imparted by a stepped-diameter and downstream-gas-injected rf plasma thruster 査読有り

    Kazunori Takahashi, Yoshinori Takao, And Akiro

    Plasma Sources Science and Technology 28 085014-1-085014-8 2019年8月

    DOI: 10.1088/1361-6595/ab3100  

  46. Simultaneous Measurements of Local Axial and Radial Momentum Fluxes near a Radial Wall of a Helicon Source 査読有り

    Takeharu SUGAWARA, Kazunori TAKAHASHI, Akira ANDO

    Plasma and Fusion Research 14 1301143-1-1301143-4 2019年8月

    DOI: 10.1585/pfr.14.1301143  

  47. Helicon‑type radiofrequency plasma thrusters and magnetic plasma nozzles 招待有り 査読有り

    Kazunori Takahashi

    Reviews of Modern Plasma Physics 3 3-1-3-61 2019年5月

    DOI: 10.1007/s41614-019-0024-2  

  48. Enhancement of downstream plasma density by a stepped-diameter radiofrequency plasma source under a static magnetic field for a compact sputtering reactor 査読有り

    Taichi Saito, Kazunori Takahashi, And Akiro, Shiro Hara

    Vacuum 163 269-274 2019年

    DOI: 10.1016/j.vacuum.2019.02.036  

  49. Development of a momentum vector measurement instrument in steady-state plasmas 査読有り

    Kazunori Takahashi, Takeharu Sugawara, Hikaru Akahoshi, Yoshinori Takao, Ando Akiro

    AIP Advances 8 105117-1-105117-10 2018年10月

    DOI: 10.1063/1.5050553  

  50. Demonstrating a new technology for space debris removal using a bi-directional plasma thruster 査読有り

    Kazunori Takahashi, Christine Charles, Rod W Boswell, And Akiro

    Scientific Reports 8 14417-1-14417-10 2018年9月

    DOI: 10.1038/s41598-018-32697-4  

  51. Filtering peripheral high temperature electrons in a cylindrical rf-driven plasmas by an axisymmetric radial magnetic field 査読有り

    Hikaru Akahoshi, Kazunori Takahashi, And Akiro

    AIP Advances 8 (3) 035208-1-035208-7 2018年3月1日

    出版者・発行元:American Institute of Physics Inc.

    DOI: 10.1063/1.5021804  

    ISSN:2158-3226

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    High temperature electrons generated near a radial wall of a cylindrical source tube in a radiofrequency (rf) inductively-coupled plasma is filtered by an axisymmetric radial magnetic field formed near the source exit by locating annular permanent magnets, where the axial magnetic field strength in the radially central region is fairly uniform inside the source tube and is close to zero near the source exit. The source is operated at 3 mTorr in argon and the rf antenna is powered by a 13.56 MHz and 400 W rf generator. Measurement of electron energy probability functions shows the presence of the peripheral high temperature electrons inside the source, while the temperature of the peripheral electrons downstream of the source is observed to be reduced.

  52. Effects of neutral distribution and external magnetic field on plasma momentum in electrodeless plasma thrusters 査読有り

    Kazuki Takase, Kazunori Takahashi, Yoshinori Takao

    Physics of Plasmas 25 (2) 023507-1-023507-8 2018年2月1日

    出版者・発行元:American Institute of Physics Inc.

    DOI: 10.1063/1.5015937  

    ISSN:1089-7674 1070-664X

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    The effects of neutral distribution and an external magnetic field on plasma distribution and thruster performance are numerically investigated using a particle-in-cell simulation with Monte Carlo collisions (PIC-MCC) and the direct simulation Monte Carlo (DSMC) method. The modeled thruster consists of a quartz tube 1 cm in diameter and 3 cm in length, where a double-turn rf loop antenna is wound at the center of the tube and a solenoid is placed between the loop antenna and the downstream tube exit. A xenon propellant is introduced from both the upstream and downstream sides of the thruster, and the flow rates are varied while maintaining the total gas flow rate of 30 μg/s. The PIC-MCC calculations have been conducted using the neutral distribution obtained from the DSMC calculations, which were applied with different strengths of the magnetic field. The numerical results show that both the downstream gas injection and the external magnetic field with a maximum strength near the thruster exit lead to a shift of the plasma density peak from the upstream to the downstream side. Consequently, a larger total thrust is obtained when increasing the downstream gas injection and the magnetic field strength, which qualitatively agrees with a previous experiment using a helicon plasma source.

  53. Adiabatic Expansion of Electron Gas in a Magnetic Nozzle 査読有り

    Kazunori Takahashi, Christine Charles, Rod Boswell, And Akiro

    Physical Review Letters 120 (4) 045001-1-045001-5 2018年1月26日

    出版者・発行元:American Physical Society

    DOI: 10.1103/PhysRevLett.120.045001  

    ISSN:1079-7114 0031-9007

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    A specially constructed experiment shows the near perfect adiabatic expansion of an ideal electron gas resulting in a polytropic index greater than 1.4, approaching the adiabatic value of 5/3, when removing electric fields from the system, while the polytropic index close to unity is observed when the electrons are trapped by the electric fields. The measurements were made on collisionless electrons in an argon plasma expanding in a magnetic nozzle. The collision lengths of all electron collision processes are greater than the scale length of the expansion, meaning the system cannot be in thermodynamic equilibrium, yet thermodynamic concepts can be used, with caution, in explaining the results. In particular, a Lorentz force, created by inhomogeneities in the radial plasma density, does work on the expanding magnetic field, reducing the internal energy of the electron gas that behaves as an adiabatically expanding ideal gas.

  54. Thrust imparted by a stepped-diameter magnetic nozzle rf plasma thruster 査読有り

    Kazunori Takahashi, Yoshinori Takao, And Akiro

    Applied Physics Letters 113 034101-1-034101-4 2018年

    DOI: 10.1063/1.5041034  

  55. Numerical Investigation of Neutral-Injection Effect on an Electrodeless Plasma Thruster 査読有り

    Kazuki TAKASE, Kazunori TAKAHASHI, Yoshinori TAKAO

    Transactions on JSASS Aerospace Technology, Japan 16 (2) 105-109 2018年

    DOI: 10.2322/tastj.16.105  

  56. High temperature electrons exhausted from rf plasma sources along a magnetic nozzle 査読有り

    Kazunori Takahashi, Hikaru Akahoshi, Christine Charles, Rod W. Boswell, And Akiro

    PHYSICS OF PLASMAS 24 (8) 084503-1-084503-4 2017年8月

    出版者・発行元:AMER INST PHYSICS

    DOI: 10.1063/1.4990110  

    ISSN:1070-664X

    eISSN:1089-7674

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    Two dimensional profiles of electron temperature are measured inside and downstream of a radiofrequency plasma thruster source having a magnetic nozzle and being immersed in vacuum. The temperature is estimated from the slope of the fully swept I-V characteristics of a Langmuir probe acquired at each spatial position and with the assumption of a Maxwellian distribution. The results show that the peripheral high temperature electrons in the magnetic nozzle originate from the upstream antenna location and are transported along the "connecting" magnetic field lines. Two-dimensional measurements of electron energy probability functions are also carried out in a second simplified laboratory device consisting of the source contiguously connected to the diffusion chamber: again the high temperature electrons are detected along the magnetic field lines intersecting the wall at the antenna location, even when the antenna location is shifted along the main axis. These results demonstrate that the peripheral energetic electrons in the magnetic nozzle mirror those created in the source tube.

  57. Frequency-tuning radiofrequency plasma source operated in inductively-coupled mode under a low magnetic field 査読有り

    Kazunori Takahashi, Yudai Nakano, And Akiro

    JOURNAL OF PHYSICS D-APPLIED PHYSICS 50 (26) 265201-1-265201-6 2017年7月

    出版者・発行元:IOP PUBLISHING LTD

    DOI: 10.1088/1361-6463/aa7524  

    ISSN:0022-3727

    eISSN:1361-6463

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    A radiofrequency (rf) inductively-coupled plasma source is operated with a frequency-tuning impedance matching system, where the rf frequency is variable in the range of 20-50 MHz and the maximum power is 100W. The source consists of a 45 mm-diameter pyrex glass tube wound by an rf antenna and a solenoid providing a magnetic field strength in the range of 0-200 Gauss. A reflected rf power for no plasma case is minimized at the frequency of similar to 25 MHz, whereas the frequency giving the minimum reflection with the high density plasma is about 28 MHz, where the density jump is observed when minimizing the reflection. A high density argon plasma above 1 x 10(12) cm(-3) is successfully obtained in the source for the rf power of 50-100W, where it is observed that an external magnetic field of a few tens of Gauss yields the highest plasma density in the present configuration. The frequency-tuning plasma source is applied to a compact and high-speed silicon etcher in an Ar-SF6 plasma; then the etching rate of 8 mu m min(-1) is obtained for no bias voltage to the silicon wafer, i.e. for the case that a physical ion etching process is eliminated.

  58. Laboratory Observation of a Plasma-Flow-State Transition from Diverging to Stretching a Magnetic Nozzle 査読有り

    Kazunori Takahashi, Akira Ando

    PHYSICAL REVIEW LETTERS 118 (22) 225002-1-225002-5 2017年6月

    出版者・発行元:AMER PHYSICAL SOC

    DOI: 10.1103/PhysRevLett.118.225002  

    ISSN:0031-9007

    eISSN:1079-7114

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    An axial magnetic field induced by a plasma flow in a divergent magnetic nozzle is measured when injecting the plasma flow from a radio frequency (rf) plasma source located upstream of the nozzle. The source is operated with a pulsed rf power of 5 kW, and the high density plasma flow is sustained only for the initial similar to 100 mu sec of the discharge. The measurement shows a decrease in the axial magnetic field near the source exit, whereas an increase in the field is detected at the downstream side of the magnetic nozzle. These results demonstrate a spatial transition of the plasma-flow state from diverging to stretching the magnetic nozzle, where the importance of both the Alfven and ion Mach numbers is shown.

  59. Enhancement of axial momentum lost to the radial wall by the upstream magnetic field in a helicon source 招待有り 査読有り

    Kazunori Takahashi, And Akiro

    PLASMA PHYSICS AND CONTROLLED FUSION 59 (5) 054007-1-054004-7 2017年5月

    出版者・発行元:IOP PUBLISHING LTD

    DOI: 10.1088/1361-6587/aa626f  

    ISSN:0741-3335

    eISSN:1361-6587

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    Individual measurements of forces exerted to an upstream back wall, a radial source wall, and a magnetic field of a helicon plasma thruster, which has two solenoids upstream and downstream of a radiofrequency antenna, are precisely measured. Two different structures of magnetic field lines in the source are tested, where the solenoid current is supplied to either only the downstream solenoid or to both the solenoids. It is observed that the high density plasma exists upstream of the rf antenna when both the solenoids are powered, while the maximum density exists near the rf antenna when only the downstream solenoid is powered. Although the force exerted to the back wall is increased for the two solenoids case, the axial momentum lost to the radial wall is simultaneously enhanced; then the total force exerted to the whole structure of the thruster is found to be very similar for the two magnetic field configurations. It is shown that the individual force measurement provides useful information on the plasma momentum interacting with the physical boundaries and the magnetic fields.

  60. Thrusters: Current-Free Plasma 招待有り 査読有り

    Kazunori Takahashi

    Encyclopedia of Plasma Technology 1462-1472 2017年

    DOI: 10.1081/E-EPLT-120053924  

  61. Modifications of plasma density profile and thrust by neutral injection in a helicon plasma thruster 査読有り

    Kazunori Takahashi, Yoshinori Takao, And Akiro

    APPLIED PHYSICS LETTERS 109 (19) 194101-1-194101-4 2016年11月

    出版者・発行元:AMER INST PHYSICS

    DOI: 10.1063/1.4967193  

    ISSN:0003-6951

    eISSN:1077-3118

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    Argon propellant is introduced from the upstream and downstream sides of a high power helicon plasma thruster. The plasma density profile and the imparted thrust are measured for various upstream and downstream argon flow rates, where the total gas flow rate of 70 sccm and the resultant vacuum chamber pressure of 0.2 mTorr are maintained. It is observed that the imparted thrust increases with an increase in the downstream gas flow rate; simultaneously an upstream-peaking profile of the plasma density observed for the upstream gas injection becomes uniform for the downstream gas injection. The difference in the thrust between the upstream and downstream gas injections is enhanced by increasing the rf power. The observed density profiles are qualitatively consistent with theoretical predictions taking a neutral depletion effect into account. Published by AIP Publishing.

  62. Experimental identification of an azimuthal current in a magnetic nozzle of a radiofrequency plasma thruster 査読有り

    Kazunori Takahashi, Aiki Chiba, Atsushi Komura, And Akiro

    PLASMA SOURCES SCIENCE & TECHNOLOGY 25 (5) 055011-1-055011-1 2016年10月

    出版者・発行元:IOP PUBLISHING LTD

    DOI: 10.1088/0963-0252/25/5/055011  

    ISSN:0963-0252

    eISSN:1361-6595

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    The azimuthal plasma current in a magnetic nozzle of a radiofrequency plasma thruster is experimentally identified by measuring the plasma-induced magnetic field. The axial plasma momentum increases over about 20 cm downstream of the thruster exit due to the Lorentz force arising from the azimuthal current. The measured current shows that the azimuthal current is given by the sum of the electron diamagnetic drift and E x B drift currents, where the latter component decreases with an increase in the magnetic field strength; hence the azimuthal current approaches the electron diamagnetic drift one for the strong magnetic field. The Lorentz force calculated from the measured azimuthal plasma current and the radial magnetic field is smaller than the directly measured force exerted to the magnetic field, which indicates the existence of a non-negligible Lorentz force in the source tube.

  63. Operating a magnetic nozzle helicon thruster with strong magnetic field 査読有り

    Kazunori Takahashi, Atsushi Komura, And Akiro

    PHYSICS OF PLASMAS 23 (3) 033505-1-033505-7 2016年3月

    出版者・発行元:AMER INST PHYSICS

    DOI: 10.1063/1.4943406  

    ISSN:1070-664X

    eISSN:1089-7674

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    A pulsed axial magnetic field up to similar to 2.8 kG is applied to a 26-mm-inner-diameter helicon plasma thruster immersed in a vacuum chamber, and the thrust is measured using a pendulum target. The pendulum is located 30-cm-downstream of the thruster, and the thruster rf power and argon flow rate are fixed at 1 kW and 70 sccm (which gives a chamber pressure of 0.7 mTorr). The imparted thrust increases as the applied magnetic field is increased and saturates at a maximum value of similar to 9.5 mN for magnetic field above similar to 2 kG. At the maximum magnetic field, it is demonstrated that the normalized plasma density, and the ion flow energy in the magnetic nozzle, agree within similar to 50% and of 10%, respectively, with a one-dimensional model that ignores radial losses from the nozzle. This magnetic nozzle model is combined with a simple global model of the thruster source that incorporates an artificially controlled factor a, to account for radial plasma losses to the walls, where alpha = 0 and 1 correspond to zero losses and no magnetic field, respectively. Comparison between the experiments and the model implies that the radial losses in the thruster source are experimentally reduced by the applied magnetic field to about 10% of that obtained from the no magnetic field model. (C) 2016 AIP Publishing LLC.

  64. Standing Helicon Wave Induced by a Rapidly Bent Magnetic Field in Plasmas 査読有り

    Kazunori Takahashi, Sho Takayama, Atsushi Komuro, Akira Ando

    PHYSICAL REVIEW LETTERS 116 (13) 135001-1-135001-5 2016年3月

    出版者・発行元:AMER PHYSICAL SOC

    DOI: 10.1103/PhysRevLett.116.135001  

    ISSN:0031-9007

    eISSN:1079-7114

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    An electron energy probability function and a rf magnetic field are measured in a rf hydrogen helicon source, where axial and transverse static magnetic fields are applied to the source by solenoids and to the diffusion chamber by filter magnets, respectively. It is demonstrated that the helicon wave is reflected by the rapidly bent magnetic field and the resultant standing wave heats the electrons between the source and the magnetic filter, while the electron cooling effect by the magnetic filter is maintained. It is interpreted that the standing wave is generated by the presence of a spatially localized change of a refractive index.

  65. Neutral-depletion-induced axially asymmetric density in a helicon source and imparted thrust 査読有り

    Kazunori Takahashi, Yoshinori Takao, Akira Ando

    APPLIED PHYSICS LETTERS 108 (7) 074103-1-074103-4 2016年2月

    出版者・発行元:AMER INST PHYSICS

    DOI: 10.1063/1.4942469  

    ISSN:0003-6951

    eISSN:1077-3118

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    The high plasma density downstream of the source is observed to be sustained only for a few hundreds of microsecond at the initial phase of the discharge, when pulsing the radiofrequency power of a helicon plasma thruster. Measured relative density of argon neutrals inside the source implies that the neutrals are significantly depleted there. A position giving a maximum plasma density temporally moves to the upstream side of the source due to the neutral depletion and then the exhausted plasma density significantly decreases. The direct thrust measurement demonstrates that the higher thrust-to-power ratio is obtained by using only the initial phase of the high density plasma, compared with the steady-state operation. (C) 2016 AIP Publishing LLC.

  66. Degradation of acetic acid in water using gas-liquid plasma with SPG membrane 査読有り

    Guanyang Tang, Atsushi Komuro, Kazunori Takahashi, Akira Ando

    Plasma and Fusion Research 11 (1) 2406025 2016年

    出版者・発行元:Japan Society of Plasma Science and Nuclear Fusion Research

    DOI: 10.1585/pfr.11.2406025  

    ISSN:1880-6821

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    The gas-liquid mixed phase plasma generated by a nanoseconds-pulsed discharge in bubbles was used for degradation of acetic acid in water. A Shirasu porous glass (SPG) membrane tube was adopted as micro-bubble generator and part of a discharge reactor. A large number of tiny bubbles are generated from dense micro-pores (average diameter of φ50 μm) of the SPG wall and a discharge through SPG membrane was initiated between high voltage electrode and bubble surface. Comparing with a resin tube reactor which has six mechanical holes (diameter of φ1 mm), the surface area of bubbles increased with the same gas flow rate. The hydrogen peroxide (H2O2) concentration in treated water using SPG membrane reactor increased by about 71% compared with that using the resin tube reactor, and the degradation amount of acetic acid was also promoted by about 82% when Ar gas was used with the flow rate of 2 L/min. Meanwhile the H2O2 production and degradation of acetic acid proportionally increased with the growth of gas flow rate in the SPG membrane reactor.

  67. Evaluation of SF6 reactive ion etching performance with a permanent magnet located behind the substrate based on a simple design concept 査読有り

    Taisei Motomura, Kazunori Takahashi, Yuji Kasashima, Kazuya Kikunaga, Fumihiko Uesugi, Akira Ando

    Journal of the Vacuum Society of Japan 59 (1) 11-15 2016年

    出版者・発行元:Vacuum Society of Japan

    DOI: 10.3131/jvsj2.59.11  

    ISSN:1882-2398

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    Reactive ion etching performance with a permanent magnet located behind the substrate was evaluated in a compact vacuum chamber configuration with 38 mm inner diameter. This study presents a simple design concept for a compact SF6 plasma reactor that has high-density plasmas radially compressed by a magnetic field. The magnetic field lines, which are created by a solenoid coil and permanent magnet, effectively transport ions to the substrate located downstream from the plasma source, and thereby reduce losses of plasma to the radial boundaries of the compact chamber. An etching rate of 6.0 m/min was obtained with input RF power of 500 W, a pulsed plasma discharge with duty ratio of 10% and chamber pressure of 0.2 Pa. The etching rate achieved in the present study was increased more than tenfold, in comparison with our previous study, performed under similar conditions but without a permanent magnet located behind the substrate.

  68. Thrust enhanced by a magnetic Laval nozzle in an applied-field magneto-plasma-dynamic thruster 査読有り

    Hiroaki Nabuchi, Kiyotaka Suzuki, Yohei Kobayashi, Atsushi Komuro, Kazunori Takahashi, Akira Ando

    Plasma and Fusion Research 11 (1) 2406033-1-2406033-4 2016年

    出版者・発行元:Japan Society of Plasma Science and Nuclear Fusion Research

    DOI: 10.1585/pfr.11.2406033  

    ISSN:1880-6821

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    The thrust imparted by an applied-field magneto-plasma-dynamic thruster is enhanced by superimposing a convergent-divergent magnetic field called a magnetic Laval nozzle. The thrust increases up to 6.9 N by increasing the magnetic field strength at the Laval nozzle throat. It is observed that the plasma flow velocity increases and the ion temperature simultaneously decreases downstream of the throat. A major component of the measured Lorentz force arising from the plasma-induced current is identified to be in the radial direction, while a significant increase in the plasma density is observed upstream of the nozzle. These results imply that the plasma pressure increases upstream of the magnetic Laval nozzle due to an inhibition of the plasma loss, which contributes to the increase of the thrust.

  69. Characteristics of a large diameter radio-frequency negative hydrogen ion source 査読有り

    Yuko Sasaki, Sho Takayama, Haruhisa Nakano, Atsushi Komuro, Kazunori Takahashi, Akira Ando

    Plasma and Fusion Research 11 (1) 2405088-1-2405088-4 2016年

    出版者・発行元:Japan Society of Plasma Science and Nuclear Fusion Research

    DOI: 10.1585/pfr.11.2405088  

    ISSN:1880-6821

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    The characteristics of a 230-mm-diameter radio-frequency (rf) negative hydrogen ion source are investigated by the measurements of electron density and temperature. A hydrogen plasma is produced by an inductively coupled discharge operated with an rf frequency of 300 kHz and a power of a few tens of kW, where a fieldeffect- transistor-based inverter power supply is used as an rf generator. The ion source has a magnetic filter for reduction of the electron temperature near the plasma grid used for the extraction of a negative ion beam. A high electron density greater than 1018 m-3 is successfully obtained for an operating gas pressure of 0.3 Pa. The electron temperature near the plasma grid is observed to decrease to about 1 eV with increasing magnetic field strength of the magnetic filter.

  70. Numerical validation of axial plasma momentum lost to a lateral wall induced by neutral depletion 査読有り

    Yoshinori Takao, Kazunori Takahashi

    PHYSICS OF PLASMAS 22 (11) 113509-1-113509-6 2015年11月

    出版者・発行元:AMER INST PHYSICS

    DOI: 10.1063/1.4935903  

    ISSN:1070-664X

    eISSN:1089-7674

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    Momentum imparted to a lateral wall of a compact inductively coupled plasma thruster is numerically investigated for argon and xenon gases by a particle-in-cell simulation with Monte Carlo collisions (PIC-MCC). Axial plasma momentum lost to a lateral wall is clearly shown when axial depletion of the neutrals is enhanced, which is in qualitative agreement with the result in a recent experiment using a helicon plasma source [Takahashi et al., Phys. Rev. Lett. 114, 195001 (2015)]. The PIC-MCC calculations demonstrate that the neutral depletion causes an axially asymmetric profile of the plasma density and potential, leading to axial ion acceleration and the nonnegligible net axial force exerted to the lateral wall in the opposite direction of the thrust. (C) 2015 AIP Publishing LLC.

  71. Effect of propellant species on thrust imparted by a helicon plasma thruster

    Aiki Chiba, Kazunori Takahashi

    Proceedings of the 34th International Electric Propulsion Conference 2015年11月

  72. Non-Local Electron Energy Probability Function in a Plasma Expanding along a Magnetic Nozzle

    Rod Boswell, Kazunori Takahashi, Christine Charles, Igor Kaganovich

    Proceedings of the 34th International Electric Propulsion Conference 2015年11月

  73. Recent Progress of a Helicon Plasma Thruster Development

    Kazunori Takahashi, Atsushi Komuro, Akira Ando

    Proceedings of the 34th International Electric Propulsion Conference 2015年11月

  74. Helicon Magnetoplasmadynamic Plasma Thruster for Large Thrust and High Specific Impulse Electric Propulsion

    Kazunori Takahashi, Atsushi Komuro, Akira Ando

    Proceedings of the 34th International Electric Propulsion Conference 2015年11月

  75. Effect of source diameter on helicon plasma thruster performance and its high power operation 査読有り

    Kazunori Takahashi, Atsushi Komuro, Akira Ando

    PLASMA SOURCES SCIENCE & TECHNOLOGY 24 (5) 055004-1-055004-8 2015年10月

    出版者・発行元:IOP PUBLISHING LTD

    DOI: 10.1088/0963-0252/24/5/055004  

    ISSN:0963-0252

    eISSN:1361-6595

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    Thrust imparted by a helicon plasma thruster is experimentally measured for two different diameter source tubes. The measurements demonstrate that the thrust-over-power of the helicon thruster can be increased by enlarging the source diameter. This result is qualitatively understood with a simple analysis connecting a global model in the source and a one-dimensional magnetic nozzle model, where the model does not include the magnetic field effect in the source and the cross-field diffusion effect in the magnetic nozzle. A mass flow rate of propellant argon and a magnetic field strength are experimentally surveyed; then the thrust of similar to 18 mN is obtained for the rf power of 1 kW, the 95 mm diameter source, and the largest solenoid current being tested, while the maximum thrust for the 26 mm diameter source is only 5 mN. Furthermore the rf power is increased up to similar to 6 kW and a thrust close to 60 mN is obtained.

  76. Characterization of Helicon Plasma Thruster Performance Operated for Various Rare Gas Propellants 査読有り

    Aiki Chiba, Kazunori Takahashi, Atsushi Komuro, Akira Ando

    JOURNAL OF PROPULSION AND POWER 31 (3) 962-965 2015年5月

    出版者・発行元:AMER INST AERONAUTICS ASTRONAUTICS

    DOI: 10.2514/1.B35609  

    ISSN:0748-4658

    eISSN:1533-3876

  77. Axial Momentum Lost to a Lateral Wall of a Helicon Plasma Source 査読有り

    Kazunori Takahashi, Aiki Chiba, Atsushi Komuro, Akira Ando

    PHYSICAL REVIEW LETTERS 114 (19) 195001-1-195001-5 2015年5月

    出版者・発行元:AMER PHYSICAL SOC

    DOI: 10.1103/PhysRevLett.114.195001  

    ISSN:0031-9007

    eISSN:1079-7114

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    Momentum exerted to a lateral wall of a helicon plasma source is individually measured for argon, krypton, and xenon gases. A significant loss of the axial plasma momentum to the lateral wall, which has been assumed to be negligible, is experimentally identified when an axially asymmetric density profile is formed in the source. This indicates that the radially lost ions deliver not only the radial momentum but also the axial momentum to the lateral wall. The formation of the axial asymmetry causing the momentum loss is interpreted with competition between the magnetic field and neutral depletion effects.

  78. Measurement of plasma momentum exerted on target by a small helicon plasma thruster and comparison with direct thrust measurement 査読有り

    Kazunori Takahashi, Atsushi Komuro, Akira Ando

    REVIEW OF SCIENTIFIC INSTRUMENTS 86 (2) 023505-1-023505-6 2015年2月

    出版者・発行元:AMER INST PHYSICS

    DOI: 10.1063/1.4907797  

    ISSN:0034-6748

    eISSN:1089-7623

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    Momentum, i.e., force, exerted from a small helicon plasma thruster to a target plate is measured simultaneously with a direct thrust measurement using a thrust balance. The calibration coefficient relating a target displacement to a steady-state force is obtained by supplying a dc to a calibration coil mounted on the target, where a force acting to a small permanent magnet located near the coil is directly measured by using a load cell. As the force exerted by the plasma flow to the target plate is in good agreement with the directly measured thrust, the validity of the target technique is demonstrated under the present operating conditions, where the thruster is operated in steady-state. Furthermore, a calibration coefficient relating a swing amplitude of the target to an impulse bit is also obtained by pulsing the calibration coil current. The force exerted by the pulsed plasma, which is estimated from the measured impulse bit and the pulse width, is also in good agreement with that obtained for the steady-state operation; hence, the thrust assessment of the helicon plasma thruster by the target is validated for both the steady-state and pulsed operations. (C) 2015 AIP Publishing LLC.

  79. Testing a sheath-compensated Langmuir probe in geometrically and magnetically expanding plasmas 査読有り

    Kazunori Takahashi, Hiroki Higashiyama, Koichi Takaki, Akira Ando

    JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS 54 (1) 01AB01-1-01AB01-5 2015年1月

    出版者・発行元:IOP PUBLISHING LTD

    DOI: 10.7567/JJAP.54.01AB01  

    ISSN:0021-4922

    eISSN:1347-4065

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    A sheath expansion around the Langmuir probe is known to give a significantly overestimated plasma density. Here, the sheath expansion effect suggested by Sheridan [Phys. Plasmas 7, 3084 (2000)] is successfully incorporated with no cumbersome analysis of the current voltage (I V) characteristics of the planar probe by measuring local plasma potential, floating potential, and ion saturation current. The probe consists of an emissive probe and two planar Langmuir probes, and is tested in low-pressure geometrically and magnetically expanding plasmas. The electron temperature estimated from the difference between the local plasma and floating potentials in the geometrically expanding plasma is in good agreement with that obtained from a classical analysis of the I-V characteristics. The plasma density computed with taking into account the sheath expansion effect shows significantly lower values than that obtained from the classical density estimation. The measurements in the magnetically, expanding plasma successfully reproduce both the presence of the high-temperature population of electrons near the last field lines intersecting the radial wall at the open source exit and the presence of cold electrons outside the last field lines. The presently proposed method will lead to easy access to the two- and/or three-dimensional diagnoses of the low-pressure plasma structures. (C) 2015 The Japan Society of Applied Physics

  80. Temporal and spatial distributions of carbon shunting arc plasma 査読有り

    Koichi Takaki, Takumi Konishi, Ryota Mikawa, Kazunori Takahashi, Ken Yukimura

    JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS 54 (1) 01AA04-1-01AA04-5 2015年1月

    出版者・発行元:IOP PUBLISHING LTD

    DOI: 10.7567/JJAP.54.01AA04  

    ISSN:0021-4922

    eISSN:1347-4065

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    The temporal and spatial distributions of a magnetically driven shunting arc plasma were obtained using time-resolved probe measurement. A shunting arc was produced using a carbon rod and accelerated along a pair of rail electrodes by a Lorenz force. The pulse current for driving and maintaining the plasma was supplied from a 20 mu F capacitor charged by a dc power supply. Double and single probes were employed to obtain the ion density of the shunting arc plasma. An ion density of 1 x 10(19) m(-3) was obtained at a distance of 50 mm from the carbon rod 15 mu s after applying voltage. The ion density decreased to 2.0 x 10(18) m(-3) with increasing distance from 50 to 150 mm. The ion density changed with the energy inputted into the plasma. (C) 2015 The Japan Society of Applied Physics

  81. High-power, low-pressure, inductively coupled RF plasma source using a FET-based inverter power supply 査読有り

    Shota Komizunai, Kohei Oikawa, Yuta Saito, Kazunori Takahashi, Akira Ando

    JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS 54 (1) 01AA08-1-01AA08- 2015年1月

    出版者・発行元:IOP PUBLISHING LTD

    DOI: 10.7567/JJAP.54.01AA08  

    ISSN:0021-4922

    eISSN:1347-4065

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    A high-density plasma of density greater than 10(19)m(-3) is successfully produced in 1.5 Pa argon by an inductively coupled RF discharge with a 70-mm-diameter source cavity, where a 10-turn water-cooled RF loop antenna is wound onto the source tube and an axial magnetic field of similar to 70 G is applied by two solenoids to reduce plasma loss onto the source cavity. The RF antenna is powered from a frequency-tunable field-effect-transistor-based inverter power supply, which does not require variable capacitors to match the impedance, at a frequency of similar to 350 kHz and the RF power can be increased up to 8 kW. It is also demonstrated that the source is operational with an axial magnetic field provided by permanent magnet (PM) arrays; then the density in the case of the PM arrays is higher than that in the case of the solenoids. The role of the magnetic filter downstream of the source tube is demonstrated; a radially uniform plasma density exceeding 10(19) m(-3) and an electron temperature of similar to 1-2 eV are obtained at similar to 100 mm downstream of the open exit of the source tube. @ 2015 The Japan Society of Applied Physics

  82. Non-local electron energy probability function in a plasma expanding along a magnetic nozzle 査読有り

    Rod W. Boswell, Kazunori Takahahsi, Christine Charles, Igor D. Kaganovich

    Frontiers in Physics 3 14-1-14-5 2015年

  83. Effect of external magnetic field on compact inductively-coupled reactive ion etching reactor 査読有り

    Taisei Motomura, Kazunori Takahashi, Yuji Kasashima, Fumihiko Uesugi, Akira Ando

    Journal of the Vacuum Society of Japan 58 (10) 392-396 2015年

    出版者・発行元:Vacuum Society of Japan

    DOI: 10.3131/jvsj2.58.392  

    ISSN:1882-2398

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    A compact inductively-coupled plasma etching reactor with inner diameter of 38 mm without diffusion chamber (i.e., chamber diameter of plasma etching area is the same as that of plasma discharge area) has been developed. An external magnetic field, created by a solenoid current of ≥10 A that means magnetic field strength of ≥0.02 T at the center of solenoid coil, can effectively reduce losses of plasma at the chamber wall. At low RF power of around 50 W, a discharge-mode transited from capacitively- to inductively-coupled plasmas, high electron density plasma was generated and the optical emissions of fluorine increased in intensity. In summary, the external magnetic field maintains the high plasma density and the compact reactor for a processing area as small as 10 mm diameter has been demonstrated. The basic etching characteristics were evaluated in the case of a Si wafer masked with a SiO2 film. Typical etching rate of ≥0.3 μm/min was obtained at conditions with a solenoid current of 30 A, a RF power of 500 W, a pulsed plasma discharge with duty ratio of 10z, and a chamber pressure at 0.2 Pa.

  84. Catalyst Effect on Degradation of Organism by Nanoseconds Pulsed Discharge in Gas-liquied Mixture 査読有り

    Guanyang TANG, Ryosuke OHNO, Atsushi KOMURO, Kazunori TAKAHASHI, Akira ANDO

    Plasma and Fusion Research 10 3406022-1-3406022-4 2015年

    DOI: 10.1585/pfr.10.3406022  

  85. Development of a 15-kW Class RF Plasma Source for VASIMR Type Space Propulsion with Magnetic Nozzle 査読有り

    Yusuke HOSHINO, Takayoshi ISHIYAMA, Atsushi KOMURO, Kazunori TAKAHASHI and, Akira ANDO

    Plasma and Fusion Research 10 3406052-1-3406052-4 2015年

    DOI: 10.1585/pfr.10.3406052  

  86. Modifications of wave and plasma structures by a mechanical aperture in a helicon plasma thruster 査読有り

    Kazunori Takahashi, Aiki Chiba, Akira Ando

    PLASMA SOURCES SCIENCE & TECHNOLOGY 23 (6) 064005-1-064005-9 2014年12月

    出版者・発行元:IOP PUBLISHING LTD

    DOI: 10.1088/0963-0252/23/6/064005  

    ISSN:0963-0252

    eISSN:1361-6595

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    Plasma and wave structures in a helicon plasma thruster, and an imparted thrust are experimentally investigated with two configurations having a mechanical aperture (MA) near the thruster exit and no MA. A standing helicon wave is excited by locating the MA, where a large amplitude and no spatial change of the phase of the axial component of the radio frequency (rf) magnetic field are detected between the rf antenna and the MA; simultaneously, a higher plasma density by a factor of 2-2.5 is obtained in the source compared with that obtained with no MA. On the other hand, the plasma density downstream of the thruster exit with the MA is lower than that obtained without the MA. The magnetic field measurement downstream of the thruster exit shows the presence of a traveling electromagnetic wave, axial and radial wavenumbers of which are in the range of the slow wave dispersion branch. The directly measured thrust with the MA is only 4.5mN for 1.5kW rf power due to the lower plasma density in the magnetic nozzle, while the thrust without the MA is 12 mN.

  87. Low-pressure, high-density, and supersonic plasma flow generated by a helicon magnetoplasmadynamic thruster 査読有り

    Kazunori Takahashi, Atsushi Komuro, Akira Ando

    APPLIED PHYSICS LETTERS 105 (19) 193503-1-193503-4 2014年11月

    出版者・発行元:AMER INST PHYSICS

    DOI: 10.1063/1.4901744  

    ISSN:0003-6951

    eISSN:1077-3118

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    A high density magnetoplasmadynamic (MPD) plasma under a magnetic nozzle is produced with a low gas flow rate of argon by combining helicon and MPD plasma sources, where a cathode and an anode are located upstream and downstream of the helicon source, respectively. Once the high density helicon plasma is produced in the source tube, a pulsed current of a few kA is triggered between the cathode and anode. A plasma density above 10(20) m(-3) and a supersonic plasma flow (Mach number of similar to 1.8) are obtained at similar to 10 cm downstream of the source exit. As the thrust efficiency estimated from the measured plasma parameters is much higher than that of the simple MPD thruster, the helicon MPD thruster being proposed and tested potentially provides more efficient high-power plasma thruster. (C) 2014 AIP Publishing LLC.

  88. Transport of a helicon plasma by a convergent magnetic field for high speed and compact plasma etching 査読有り

    Kazunori Takahashi, Taisei Motomura, Akira Ando, Yuji Kasashima, Kazuya Kikunaga, Fumihiko Uesugi, Shiro Hara

    JOURNAL OF PHYSICS D-APPLIED PHYSICS 47 (42) 425201-1-425201-6 2014年10月

    出版者・発行元:IOP PUBLISHING LTD

    DOI: 10.1088/0022-3727/47/42/425201  

    ISSN:0022-3727

    eISSN:1361-6463

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    A high density argon plasma produced in a compact helicon source is transported by a convergent magnetic field to the central region of a substrate located downstream of the source. The magnetic field converging near the source exit is applied by a solenoid and further converged by installing a permanent magnet (PM) behind the substrate, which is located downstream of the source exit. Then a higher plasma density above 5 x 1012 cm(-3) can be obtained in 0.2 Pa argon near the substrate, compared with the case without the PM. As no noticeable changes in the radially integrated density near the substrate and the power transfer efficiency are detected when testing the source with and without the PM, it can be deduced that the convergent field provided by the PM plays a role in constricting the plasma rather than in improving the plasma production. Furthermore it is applied to physical ion etching of silicon and aluminum substrates; then high etching rates of 6.5 mu m min(-1) and 8 mu m min(-1) are obtained, respectively.

  89. Observation of Stationary Plasma Striation and Collimated Plasma Transport in a 100-kHz Inductively Coupled Plasma Discharge 査読有り

    Kazunori Takahashi, Akira Ando

    IEEE TRANSACTIONS ON PLASMA SCIENCE 42 (10) 2784-2785 2014年10月

    出版者・発行元:IEEE-INST ELECTRICAL ELECTRONICS ENGINEERS INC

    DOI: 10.1109/TPS.2014.2308893  

    ISSN:0093-3813

    eISSN:1939-9375

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    Inductively coupled plasma source connected to a diffusion vacuum chamber is operated with an inverter-type radio frequency (RF) power supply in 10-Pa argon. Plasma structure in the glass source tube is preliminarily studied by acquisition of digital images. A RF antenna is powered with a frequency of similar to 100 kHz, which is adjusted in order to optimize impedance matching condition. Near the RF antenna, the plasma production over the glass source tube diameter is observed, whereas the smaller diameter plasma transport and the stationary plasma striation structure are seen between the RF antenna and diffusion chamber.

  90. Effect of magnetic and physical nozzles on plasma thruster performance 査読有り

    Kazunori Takahashi, Christine Charles, Rod Boswell, Akira Ando

    PLASMA SOURCES SCIENCE & TECHNOLOGY 23 (4) 044004-1-044004-9 2014年8月

    出版者・発行元:IOP PUBLISHING LTD

    DOI: 10.1088/0963-0252/23/4/044004  

    ISSN:0963-0252

    eISSN:1361-6595

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    Plasma cross-field diffusion in a magnetic nozzle is inhibited by increasing the magnetic field strength in a helicon plasma thruster attached to a pendulum thrust balance, while maintaining constant plasma density and electron temperature in the source tube, i.e. a constant plasma injection into the magnetic nozzle, where the field strength near the radio frequency (rf) antenna is less than 210G and the operating argon pressure in the vacuum chamber is 0.8mTorr. Inhibition of the cross-field diffusion yields a higher electron pressure in the magnetic nozzle and a resultant larger thrust. The thrust component arising from the magnetic nozzle approaches the theoretical limit derived from an ideal magnetic nozzle approximation where no plasma is lost from the nozzle and there is an azimuthal plasma current originating from the electron diamagnetic drift. It is also shown that the momentum of the plasma lost from the magnetic nozzle is captured by a physical nozzle attached at the source exit resulting in a larger thrust. Two physical nozzles of different sizes (nozzle 1: 10.5 cm in length with a maximum diameter of 20 cm, nozzle 2: 26 cm in length with a maximum diameter of 36 cm) are tested. The maximum thrust of 20 +/- 1mN is obtained for 25 sccm argon propellant and 2 kW rf power with a reflection power less than 5W, which gives a specific impulse of 2750 +/- 165 s and a thrust efficiency of 13.5 +/- 1.5%.

  91. Experimental identification of thrust components imparted by an electrodeless helicon plasma thruster 査読有り

    Kazunori Takahashi, Christine Charles, Rod W Boswell, Akira Ando

    Transactions of JSASS, Aerospace Technology Japan 12 (29) Pb1-Pb6 2014年4月

    出版者・発行元:THE JAPAN SOCIETY FOR AERONAUTICAL AND SPACE SCIENCES

    DOI: 10.2322/tastj.12.Pb_1  

    ISSN:1884-0485

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    Thrust components imparted by an electrodeless helicon plasma thruster including a magnetic nozzle are experimentally measured and analytically derived from momentum equations assuming a cold ion, negligible electron inertia and radial ion inertia. The magnetic nozzle of the maximum field strength of ~180 Gauss is provided by a solenoid coil located near the thruster exit. It is found that the total thrust can be given by the sum of an electron pressure force onto the source boundary and a Lorentz force generated by a radial magnetic field and an azimuthal electron diamagnetic drift current in the magnetic nozzle. Further, a permanent magnet helicon plasma thruster for more efficient and compact plasma thruster is also designed and tested.

  92. Performance characterization of a helicon plasma thruster with annualr magnet 査読有り

    Kazuaki Miyamoto, Kazunori Takahashi, Koichi Takaki, Tamiya Fujiwara, Akira Ando

    Transactions of JSASS, Aerospace Technology Japan 12 (29) Tb5-Tb9 2014年4月

    出版者・発行元:THE JAPAN SOCIETY FOR AERONAUTICAL AND SPACE SCIENCES

    DOI: 10.2322/tastj.12.Tb_5  

    ISSN:1884-0485

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    Measurements of plasma parameters and thrust imparted from the compact helicon source having an annular permanent magnet in addition to the previously reported magnet configuration are performed, where two different diameter annular permanent magnets of the 5.4-cm-diam and the 8-cm-diam are tested. The source diameter, the working argon gas pressure, and the 13.56 MHz rf power are chosen as 6.6 cm, 0.85 mTorr, and 500-2000 W, respectively. Both the plasma density in the magnetic nozzle and the measured thrust for the 8-cm-diam annular magnet are higher than that for the 5.4-cm-diam one. The thrust can be increased by the effective rf power, and reaches a maximum of about 9 mN and 6 mN for the 8-cm-diam and the 5.4-cm-diam annular magnet, respectively. As some of the plasma flow is trapped by the closed field lines near the annular magnets, the obtained thrust is lower than the configuration with no annular magnet.

  93. Curret-free plasma thruster controlling cross-field diffusion under a magnetic nozzle 査読有り

    Kazunori Takahashi, Christine Charles, Rod W Boswell, Akira Ando

    JPS Conference Proceedings 1 015008-1-015008-5 2014年3月

  94. Effect of a magnetic nozzle in a MPD thruster 査読有り

    Yuuki Izawa, Kiyotaka Suzuki, Kazunori Takahashi, Akira Ando

    JPS Conference Proceedings 1 015046-1-015046-4 2014年3月

  95. Large diameter permanent-magnets-expanded plasma source for spontaneous generation of low-energy ion beam 査読有り

    Kazunori Takahashi, Tatsuya Suzuki, Akira Ando

    REVIEW OF SCIENTIFIC INSTRUMENTS 85 (2) 02C101-1-02C101-3 2014年2月

    出版者・発行元:AMER INST PHYSICS

    DOI: 10.1063/1.4826542  

    ISSN:0034-6748

    eISSN:1089-7623

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    Diameter of a permanent-magnets-expanded, radiofrequency (rf) plasma source is enlarged up to similar to 13 cm for an application to a space propulsion device and tested with being attached to a diffusion chamber. The source is operated at 13.56 MHz 300 W rf power in low-pressure (40 mPa) argon. Measurement of ion energy distribution functions downstream of the source exit shows generation of a supersonic ion beam of about 20 eV. The detailed radial measurements demonstrate that the diameter and energy of the ion beam corresponds to the source tube diameter and the potential difference between the source and downstream plasmas, and that the radial profile of the beam flux is similar to the plasma density profile in the source cavity. (C) 2013 AIP Publishing LLC.

  96. Radiofrequency hydrogen ion source with permanent magnets providing axial magnetic field 査読有り

    Kohei Oikawa, Yuta Saito, Shota Komizunai, Kazunori Takahashi, Akira Ando

    REVIEW OF SCIENTIFIC INSTRUMENTS 85 (2) 02B124-1-02B124-3 2014年2月

    出版者・発行元:AMER INST PHYSICS

    DOI: 10.1063/1.4849696  

    ISSN:0034-6748

    eISSN:1089-7623

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    Uniform axial magnetic field of about 70 G is applied to a radiofrequency (rf) hydrogen ion source by arrays of permanent magnets. The plasma density and electron temperature downstream of the source and near the magnetic filter are compared with those in the previously described ion source, where the axial field has been applied by two solenoids. The source is operated at similar to 350 kHz and above 10 kW rf power with a field-effect-transistor-based invertor power supply in 1.5 Pa hydrogen. The results show that the plasma density of similar to 10(19) m(-3) near the source exit and similar to 10(18) m(-3) near the magnetic filter can be obtained, which are higher than those with the solenoids. (C) 2013 AIP Publishing LLC.

  97. Development of a compact magnetically expanding plasma source with a strong magnetic field 査読有り

    Kazunori Takahashi, Daiki Sato, Koichi Takaki, Akira Ando

    PLASMA SOURCES SCIENCE & TECHNOLOGY 22 (5) 055002-1-055002-5 2013年10月

    出版者・発行元:IOP PUBLISHING LTD

    DOI: 10.1088/0963-0252/22/5/055002  

    ISSN:0963-0252

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    A compact magnetically expanding plasma source having a strong magnetic field is developed, where a pulsed solenoid current is provided by an insulated gate bipolar transistor switching circuit. The field strength is successfully increased up to similar to 6 kG. The 13.56MHz radio-frequency power with a pulse width of 28 ms and the operating argon pressure are maintained at 600 W and 3 mTorr, respectively. When the magnetic field strength is increased, the plasma density downstream of the source cavity increases due to the inhibition of cross-field diffusion and appears to saturate above similar to 3.5 kG, while maintaining a plasma density of 5 x 10(12) cm(-3) within the source cavity.

  98. Helicon plasma thruster experiment controlling cross-field diffusion within a magnetic nozzle

    K. Takahashi, C. Charles, R.W. Boswell, A. Ando

    Proceedings of the 33rd International Electric Propulsion Conference IEPC-2013 163-1-163-7 2013年10月

  99. Enhancement of thrust performance of a MPD thruster with a magnetic nozzle

    Akira Ando, Kazunori Takahashi, Yuuki Izawa, Kiyotaka Suzuki, Yusuke Hoshano

    Proceedings of the 33rd International Electric Propulsion Conference IEPC-2013 338-1-338-5 2013年10月

  100. Performance improvement of a permanent magnet helicon plasma thruster 査読有り

    Kazunori Takahashi, Christine Charles, Rod Boswell, Akira Ando

    Journal of Physics D: Applied Physics 46 (35) 352001-1-352001-5 2013年9月4日

    DOI: 10.1088/0022-3727/46/35/352001  

    ISSN:0022-3727 1361-6463

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    The performance of a permanent magnet helicon plasma thruster (PM-HPT) is improved by modifying the magnetic field configuration and increasing the magnetic field strength for operating source conditions of 13.56 MHz radiofrequency power up to 2 kW and 24 sccm of argon (pressure of ∼0.8 mTorr). A convergent-divergent magnetic nozzle giving a maximum field strength of ∼300 G is provided by arrays of permanent magnets, giving a higher plasma density downstream of the thruster exit (hence a larger Lorentz force within the magnetic nozzle) compared with that measured in the previous PM-HPT experiments (Takahashi et al 2011 Appl.Phys. Lett. 98 141503 Takahashi et al 2011 Phys. Rev. Lett. 107 235001). The directly measured thrust and specific impulse are about 15 mN and 2000 s, respectively, for a thrust efficiency of 7.5%. © 2013 IOP Publishing Ltd.

  101. 2-D Measurement of Charged Particles Diffusing from a Double DC Corona Discharge Ionizer 査読有り

    Kazunori Takahashi, Makoto Sato, Takahiro Ohkubo, Tamiya Fujiwara, Koichi Takaki

    IEEE TRANSACTIONS ON PLASMA SCIENCE 41 (8) 1863-1868 2013年8月

    出版者・発行元:IEEE-INST ELECTRICAL ELECTRONICS ENGINEERS INC

    DOI: 10.1109/TPS.2013.2252610  

    ISSN:0093-3813

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    Spatial distributions of charged particles diffusing from a double dc corona discharge ionizer operated in air and nitrogen atmospheres are 2-D measured. It is experimentally demonstrated that static electricity on a silicon wafer downstream side of the ionizer is eliminated only in the area where the local net charge flux becomes zero. The 2-D profiles of the local net ion current clearly show that the spatial profile of the local net ion current can be controlled by a balance between the positive and negative discharge voltages. Hence, it is demonstrated that the balance can yield the control of the charge elimination area.

  102. Boltzmann expansion in a radiofrequency conical helicon thruster operating in xenon and argon 査読有り

    C. Charles, R. Boswell, K. Takahashi

    Applied Physics Letters 102 (22) 223510 2013年6月3日

    DOI: 10.1063/1.4810001  

    ISSN:0003-6951

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    A low pressure (∼0.5 mTorr in xenon and ∼1 mTorr in argon) Boltzmann expansion is experimentally observed on axis within a magnetized (60 to 180 G) radiofrequency (13.56 MHz) conical helicon thruster for input powers up to 900 W using plasma parameters measured with a Langmuir probe. The axial forces, respectively, resulting from the electron and magnetic field pressures are directly measured using a thrust balance for constant maximum plasma pressure and show a higher fuel efficiency for argon compared to xenon. © 2013 AIP Publishing LLC.

  103. DIRECT THRUST MEASUREMENT OF A PERMANENT-MAGNETS HELICON PLASMA THRUSTER FOR SPACE PROPULSION 査読有り

    Kazunori Takahashi

    FUSION SCIENCE AND TECHNOLOGY 63 (1T) 123-126 2013年5月

    出版者・発行元:AMER NUCLEAR SOC

    ISSN:1536-1055

    eISSN:1943-7641

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    A thrust imparted by a permanent-magnets helicon plasma thruster is directly measured by using a pendulum thrust balance. The source consists of a 6.5-cm-inner diameter glass tube and a magnetic nozzle provided by arrays of permanent magnets. The configuration is designed so as to have maximum field strength of about 100 Gauss near the open end of the source. The flow rate of argon propellant is chosen as 25 sccm and a plasma is produced by 13.56 MHz helicon and/or inductively coupled discharges. The main plasma is guided by the magnetic nozzle and flows out from the source. It is observed that the whole structure of the source attached to the pendulum balance moves only during the plasma production, and its displacement is measured by a laser displacement sensor. The obtained maximum thrust is presently 7.5 mN for 2 kW rf power.

  104. PRODUCTION OF A HIGH DENSITY HELICON PLASMA UNDER AN IGBT-DRIVEN PULSED STRONG MAGNETIC FIELD 査読有り

    Kazunori Takahash, Daiki Sato

    FUSION SCIENCE AND TECHNOLOGY 63 (1T) 395-397 2013年5月

    出版者・発行元:AMER NUCLEAR SOC

    ISSN:1536-1055

    eISSN:1943-7641

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    High density helicon plasma is produced by a 13.56 MHz rf discharge under an IGBT-pulsed expanding and strong magnetic field, where the compact solenoid (inner diameter of 10 cm and 616 turn) is used for the formation of the magnetic field. The solenoid current is pulsed by the IGBT device with a pulse width of 20-40 msec. The solenoid current and the resultant magnetic field strength are proportional to the charging voltage to the capacitor. In the presently used solenoid and circuit, the maximum current and the resultant field strength are about 56 A and 3 kGauss, respectively. For the rf power of about 700 W, the high density plasma of about 4 x 10(12) cm(-3) is achieved. Above the field strength of about 1.6 kGauss, the source plasma density is constant, while the downstream density increases due to the suppression of the radial loss of the plasma particles.

  105. Large-diameter permanent-magnets-expanding plasma source applicable to an electrodeless plasma thruster 査読有り

    Tatsuya Suzuki, Kazunori Takahashi

    Fusion Science and Technology 63 398-400 2013年5月

  106. PRODUCTION OF A PERIODIC PLASMA STRUCTURE BY 400 KHz CAPACITIVELY COUPLED DISCHARGE 査読有り

    Kazuaki Miyamoto, Kazunori Takahashi

    FUSION SCIENCE AND TECHNOLOGY 63 (1T) 401-403 2013年5月

    出版者・発行元:AMER NUCLEAR SOC

    ISSN:1536-1055

    eISSN:1943-7641

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    Two-dimensional periodic plasma structure of a density above 1x10(10) cm(-3) is produced by a 400 kHz capacitively-coupled discharge, where the discharge is operated at similar to 10 Pascal argon. A living electrode, which is covered with a periodically hollowed insulator, is powered from a 400 kHz power supply through an impedance matching circuit. The net power is increased up to 450 W in the present experiments. The Langmuir probe diagnosis shows the formation of the spatially periodic modulation of the plasma density, where the densities at the peak and trough in the structure are 1.8x10(10) cm(-3) and 1x10(10) cm(-3) for 180 W rf power. The density ratio at the peak and trough positions in the structure is unchanged by the rf power.

  107. Approaching the Theoretical Limit of Diamagnetic-Induced Momentum in a Rapidly Diverging Magnetic Nozzle 査読有り

    Kazunori Takahashi, Christine Charles, Rod W. Boswell

    PHYSICAL REVIEW LETTERS 110 (19) 195003 2013年5月

    出版者・発行元:AMER PHYSICAL SOC

    DOI: 10.1103/PhysRevLett.110.195003  

    ISSN:0031-9007

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    Cross-field diffusion and plasma expansion in a rapidly diverging magnetic nozzle are controlled while maintaining constant plasma production in a contiguously attached radio frequency plasma source. It is demonstrated that the measured electron-diamagnetic-induced axial momentum increases with increasing magnetic field strength to approach the theoretical limit derived using an ideal nozzle approximation. The measured axial momentum exerted onto the axial and radial plasma source boundaries validate the prediction from a maximum electron pressure model on the back wall and from a zero net axial momentum model on the radial wall.

  108. Observation of a microwave bandgap in a one-dimensionally periodic low-pressure plasma structure 査読有り

    Kazunori Takahashi, Kazuaki Miyamoto

    11TH APCPST (ASIA PACIFIC CONFERENCE ON PLASMA SCIENCE AND TECHNOLOGY) AND 25TH SPSM (SYMPOSIUM ON PLASMA SCIENCE FOR MATERIALS) 441 012011-1-012011-6 2013年

    出版者・発行元:IOP PUBLISHING LTD

    DOI: 10.1088/1742-6596/441/1/012011  

    ISSN:1742-6588

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    One-dimensionally periodic structure of plasma density is produced by a 400 kHz capacitively coupled discharge in 15 Pa argon. The maximum density can be increased up to above 10(10)-10(11) cm(-3) by increasing the rf power. The density ratio between the higher and lower density layers is maintained at about 0.7 in the present configuration. The transmittance of the microwave in the GHz range is measured and simply calculated. The results indicate the presence of the bandgap near about 3 GHz, which originates in the periodic structure.

  109. Investigation of radiofrequency plasma sources for space travel 招待有り 査読有り

    C. Charles, R. W. Boswell, K. Takahashi

    PLASMA PHYSICS AND CONTROLLED FUSION 54 (12) 124021 2012年12月

    出版者・発行元:IOP PUBLISHING LTD

    DOI: 10.1088/0741-3335/54/12/124021  

    ISSN:0741-3335

    eISSN:1361-6587

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    Optimization of radiofrequency (RF) plasma sources for the development of space thrusters differs from other applications such as plasma processing of materials since power efficiency, propellant usage, particle acceleration or heating become driving parameters. The development of two RF (13.56 MHz) plasma sources, the high-pressure (similar to 1 Torr) capacitively coupled 'pocket rocket' plasma micro-thruster and the low-pressure (similar to 1 mTorr) inductively coupled helicon double layer thruster (HDLT), is discussed within the context of mature and emerging electric propulsion devices. The density gradient in low-pressure expanding RF plasmas creates an electric field that accelerates positive ions out of the plasma. Generally, the total potential drop is similar to that of a wall sheath allowing the plasma electrons to neutralize the ion beam. A high-pressure expansion with no applied magnetic field can result in large dissociation rates and/or a collimated beam of ions of small area and a flowing heated neutral beam ('pocket rocket'). A low-pressure expansion dominated by a magnetic field can result in the formation of electric double layers which produce a very directed neutralized beam of ions of large area (HDLT).

  110. Electron diamagnetic effect in a magnetic nozzle on a helicon plasma thruster performance

    Kazunori Takahashi, Trevor Lafleur, Christine Charles, Peter Alexander, Rod Boswell

    Bulletin of the American Physical Society 57 (8) 16-16 2012年10月

  111. Performance characterization of a permanent-magnet helicon plasma thruster

    Kazunori Takahashi, Christine Charles, Rod Boswell

    Bulletin of the American Physical Society 57 (8) 96-96 2012年10月

  112. Axial force imparted by a current-free magnetically expanding plasma 査読有り

    Kazunori Takahashi, Trevor Lafleur, Christine Charles, Peter Alexander, Rod W. Boswell

    PHYSICS OF PLASMAS 19 (8) 083509 2012年8月

    出版者・発行元:AMER INST PHYSICS

    DOI: 10.1063/1.4747701  

    ISSN:1070-664X

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    The axial force imparted from a magnetically expanding, current-free, radiofrequency plasma is directly measured. For an argon gas flow rate of 25 sccm and an effective rf input power of similar to 800 W, a maximum force of similar to 6 mN is obtained; similar to 3 mN of which is transmitted via the expanding magnetic field. The measured forces are reasonably compared with a simple fluid model associated with the measured electron pressure. The model suggests that the total force is the sum of an electron pressure inside the source and a Lorentz force due to the electron diamagnetic drift current and the applied radial magnetic field. It is shown that the Lorentz force is greatest near the magnetic nozzle surface where the radial pressure gradient is largest. (C) 2012 American Institute of Physics. [http://dx.doi.org/10.1063/1.4747701]

  113. Radiofrequency antenna for suppression of parasitic discharges in a helicon plasma thruster experiment 査読有り

    Kazunori Takahashi

    REVIEW OF SCIENTIFIC INSTRUMENTS 83 (8) 083508 2012年8月

    出版者・発行元:AMER INST PHYSICS

    DOI: 10.1063/1.4748271  

    ISSN:0034-6748

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    A radiofrequency (rf) antenna for helicon plasma thruster experiments is developed and tested using a permanent magnets helicon plasma source immersed in a vacuum chamber. A magnetic nozzle is provided by permanent magnets arrays and an argon plasma is produced by a 13.56 MHz radiofrequency helicon-wave or inductively-coupled discharge. A parasitic discharge outside the source tube is successfully suppressed by covering the rf antenna with a ceramic ring and a grounded shield; a decrease in the ion saturation current of a Langmuir probe located outside the source tube is observed and the ion saturation current on axis increases simultaneously, compared with the case of a standard uncovered rf antenna. It is also demonstrated that the covered antenna can yield stable operation of the source. (C) 2012 American Institute of Physics. [http://dx.doi.org/10.1063/1.4748271]

  114. Electron Diamagnetic Effect on Axial Force in an Expanding Plasma: Experiments and Theory 招待有り 査読有り

    K. Takahashi, T. Lafleur, C. Charles, P. Alexander, R.W. Boswell

    Asia-Pacific Physics Newsletters 1 18-18 2012年5月

  115. A magnetic nozzle calculation of the force on a plasma 査読有り

    A. Fruchtman, K. Takahashi, C. Charles, R. W. Boswell

    PHYSICS OF PLASMAS 19 (3) 033507 2012年3月

    出版者・発行元:AMER INST PHYSICS

    DOI: 10.1063/1.3691650  

    ISSN:1070-664X

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    The measured axial force imparted from a magnetically expanding current-free plasma has been shown recently [Takahashi, Phys. Rev. Lett. 107, 235001 (2011)] to equal the axial force on that plasma calculated by a two-dimensional fluid model. Here, we calculate the same axial force on the plasma by a quasi one-dimensional model of a magnetic nozzle. The quasi one-dimensional magnetic nozzle model provides us with an estimate of the force on the plasma that is similar to that found by the more accurate two-dimensional model. (C) 2012 American Institute of Physics. [http://dx.doi.org/10.1063/1.3691650]

  116. Axial force imparted by a conical radiofrequency magneto-plasma thruster 査読有り

    C. Charles, K. Takahashi, R. W. Boswell

    APPLIED PHYSICS LETTERS 100 (11) 113504 2012年3月

    出版者・発行元:AMER INST PHYSICS

    DOI: 10.1063/1.3694281  

    ISSN:0003-6951

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    Direct thrust measurements of a low pressure (similar to 0.133 Pa) conical radiofrequency (rf at 13.56 MHz) argon plasma source show a total axial force of about 5 mN for an effective rf power of 650W and a maximum magnetic field of 0.018T, of which a measured value of 2.5 mN is imparted by the magnetic nozzle. A simplified model of thrust including contributions from the electron pressure and from the magnetic field pressure is developed. The magnetic nozzle is modelled as a "physical" nozzle of increasing cross-sectional area. (C) 2012 American Institute of Physics. [http://dx.doi.org/10.1063/1.3694281]

  117. Discharge Formation of DBD With Floating Electrode Array at Atmospheric Pressure in Mixed Gas of Helium and Nitrogen 査読有り

    So Matsumoto, Kazunori Takahashi, Seiji Mukaigawa, Koichi Takaki, Tamiya Fujiwara

    IEEE TRANSACTIONS ON PLASMA SCIENCE 39 (11) 2148-2149 2011年11月

    出版者・発行元:IEEE-INST ELECTRICAL ELECTRONICS ENGINEERS INC

    DOI: 10.1109/TPS.2011.2165085  

    ISSN:0093-3813

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    This paper describes a formation process of a dielectric barrier discharge with an array of many small floating electrodes on the barrier surface at atmospheric pressure. The discharge formation is roughly classified into three modes. The first mode is an onset of discharge which occurs around the edge of floating electrodes. The second and third are the discharges in a region separated from floating electrodes and at a short distance from them, respectively.

  118. High-Density Blue-Mode Argon Plasma Under an Expanding Magnetic Field Provided by Permanent Magnets 査読有り

    Kazunori Takahashi, Yutaka Shida, Hisashi Chiba, Tamiya Fujiwara

    IEEE TRANSACTIONS ON PLASMA SCIENCE 39 (11) 2438-2439 2011年11月

    出版者・発行元:IEEE-INST ELECTRICAL ELECTRONICS ENGINEERS INC

    DOI: 10.1109/TPS.2011.2143694  

    ISSN:0093-3813

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    A 13-cm-diameter magnetically expanding plasma source using only permanent magnets and a high-power radio frequency (RF) generator of 13.56 MHz are installed in the Large diameter Permanent Magnets expanding Plasma machine at Iwate University. The source is preliminarily operated for 500-W and 3-kW RF powers of 13.56 MHz in argon of 0.2 Pa. The double concentric arrays of the permanent magnets can provide expanding magnetic fields of about 80 G in the source tube and about 10 G at 30 cm downstream of the source exit. A purple light emission is seen for low-power condition of 500 W, while a blue-mode argon plasma is observed for high-power operation of 3 kW. The blue light emission implies the production of the high-density plasma by helicon mode discharge. In this paper, the images of the plasmas are presented.

  119. Development of a 13-cm-Diameter Permanent-Magnets-Expanding Plasma Source Providing a Supersonic Ion Beam 査読有り

    Yuki Itoh, Kazunori Takahashi, Tamiya Fujiwara

    IEEE TRANSACTIONS ON PLASMA SCIENCE 39 (11) 2440-2441 2011年11月

    出版者・発行元:IEEE-INST ELECTRICAL ELECTRONICS ENGINEERS INC

    DOI: 10.1109/TPS.2011.2140335  

    ISSN:0093-3813

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    A similar to 13-cm-inner-diameter permanent-magnets (PMs)-expanding plasma source for generation of a large diameter supersonic ion beam is developed and connected to a large volume diffusion chamber of 76 cm in diameter and 100 cm in length. The arrays of the PMs provide an expanding magnetic field of about 80 Gauss in the source tube and of about ten Gauss 30 cm downstream of the source exit. The radial measurements of ion energy distributions by a retarding field energy analyzer shows generation of a similar to 13-cm-diameter supersonic ion beam near the source exit.

  120. Energetic Electrons Moving Along Peripheral Magnetic Field Lines in Magnetically Expanding Plasmas 査読有り

    Yuichi Igarashi, Kazunori Takahashi, Tamiya Fujiwara

    IEEE TRANSACTIONS ON PLASMA SCIENCE 39 (11) 2442-2443 2011年11月

    出版者・発行元:IEEE-INST ELECTRICAL ELECTRONICS ENGINEERS INC

    DOI: 10.1109/TPS.2011.2143432  

    ISSN:0093-3813

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    Two-dimensional structures of a floating potential of a Langmuir probe are measured in a magnetically expanding plasma using permanent magnets for two choices of the argon gas pressures of 1 and 3 mtorr, where an electric double layer (DL) forms for 1 mtorr while it disappears for 3 mtorr. The narrow region of the negative floating potential, which indicates the presence of energetic electrons, is observed to spread out along the outermost magnetic field line not intersecting the source wall for both pressures. It is found that the energetic electrons are transported from the source along the field lines, irrespective of the presence of the DL. Here, the typical structure observed for 1 mtorr is presented.

  121. Ion Energy Distributions in a Permanent-Magnet-Expanded Plasma Containing an Electric Double Layer 査読有り

    Kazunori Takahashi, Tamiya Fujiwara

    IEEE TRANSACTIONS ON PLASMA SCIENCE 39 (11) 2444-2445 2011年11月

    出版者・発行元:IEEE-INST ELECTRICAL ELECTRONICS ENGINEERS INC

    DOI: 10.1109/TPS.2011.2157708  

    ISSN:0093-3813

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    Ion energy distribution functions are measured along the axis in a solenoid-free plasma expanded by permanent magnets (PMs). The source diameter, the working argon gas pressure, and the 13.56-MHz radio-frequency power are chosen as 6.5 cm, 0.35 mtorr, and 250 W, respectively. The divergent magnetic field of about 100 G in the source tube and of about a few gauss in the diffusion chamber is provided by the PMs. The contour image of the measured ion energy distributions clearly shows the electrostatic ion acceleration in the region where the local plasma potential rapidly drops over a few centimeters. The result also indicates a loss of the beam ions and an increase of the bulk ions in the diffusion chamber due to the charge exchange process between the beam ions and argon neutrals.

  122. Production of a Periodic Plasma Structure for Basic Experiments on Plasma Photonic Crystals in Microwave Range 査読有り

    Kazunori Takahashi, Toshihiro Terui, Hisashi Chiba, Tamiya Fujiwara

    IEEE TRANSACTIONS ON PLASMA SCIENCE 39 (11) 2504-2505 2011年11月

    出版者・発行元:IEEE-INST ELECTRICAL ELECTRONICS ENGINEERS INC

    DOI: 10.1109/TPS.2011.2140336  

    ISSN:0093-3813

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    A 2-D periodic plasma structure is produced by a low-pressure direct-current argon discharge for basic experiments on plasma photonic crystals in the microwave range of a few gigahertz. A cathode consisting of 7 x 11 stainless steel rods located at 3-cm intervals, which are covered by an insulator, and a grounded anode are set in a vacuum chamber. An axial profile of a plasma density measured by a Langmuir probe shows the production of the periodic plasma structure with the same intervals as the electrode. The highest and lowest plasma densities are about 1.5 x 10(9) and 0.9 x 10(9) cm(-3), respectively. The image of the discharge suggests the production of a "2-D" periodic structure composed of plasma columns.

  123. Plasma Expansion From a Radio Frequency Microdischarge 査読有り

    Rod Boswell, Christine Charles, Peter Alexander, James Dedrick, Kazunori Takahashi

    IEEE TRANSACTIONS ON PLASMA SCIENCE 39 (11) 2512-2513 2011年11月

    出版者・発行元:IEEE-INST ELECTRICAL ELECTRONICS ENGINEERS INC

    DOI: 10.1109/TPS.2011.2143434  

    ISSN:0093-3813

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    Plasma expansion of a capacitively coupled radio frequency (13.56 MHz) argon microdischarge into a larger glass tube is studied by acquisition and analysis of high-resolution digital images. The microdischarge operating conditions are a flow of about 1.5 L/min, a pressure of 7 torr, and a power of 10 W. Interesting plume patterns can be generated, and an example of plasma striations within the plume is shown.

  124. Induction of Gaseous and Metal Source Plasmas by Carbon Shunting Arc 査読有り

    Hironori Aoki, Kazunori Takahashi, Koichi Takaki, Tamiya Fujiwara

    IEEE TRANSACTIONS ON PLASMA SCIENCE 39 (11) 2912-2913 2011年11月

    出版者・発行元:IEEE-INST ELECTRICAL ELECTRONICS ENGINEERS INC

    DOI: 10.1109/TPS.2011.2158591  

    ISSN:0093-3813

    eISSN:1939-9375

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    Nitrogen and titanium plasmas were induced by a carbon shunting arc discharge. The carbon shunting arc was produced with a carbon rod which was held vertically between a pair of titanium plane electrodes. A pair of the titanium plane electrodes was used to generate the titanium-containing plasma. Nitrogen gas was injected around the carbon rod to produce nitrogen-containing plasma. A blue light emission was observed from the plasma induced by the carbon shunting arc without nitrogen gas injection. The color of the plasma changed to purple with the injection of nitrogen gas at 10-Pa gas pressure. It was confirmed from a spectroscopic observation that the produced plasma contained carbon and titanium ions without nitrogen injection. The spectra of nitrogen species were also confirmed by injecting nitrogen at 10-Pa gas pressure.

  125. Electron Diamagnetic Effect on Axial Force in an Expanding Plasma: Experiments and Theory 査読有り

    Kazunori Takahashi, Trevor Lafleur, Christine Charles, Peter Alexander, Rod W. Boswell

    PHYSICAL REVIEW LETTERS 107 (23) 235001 2011年11月

    出版者・発行元:AMER PHYSICAL SOC

    DOI: 10.1103/PhysRevLett.107.235001  

    ISSN:0031-9007

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    The axial force imparted from a magnetically expanding current-free plasma is directly measured for three different experimental configurations and compared with a two-dimensional fluid theory. The force component solely resulting from the expanding field is directly measured and identified as an axial force produced by the azimuthal current due to an electron diamagnetic drift and the radial component of the magnetic field. The experimentally measured forces are well described by the theory.

  126. Direct thrust measurements and modelling of a radio-frequency expanding plasma thruster 査読有り

    T. Lafleur, K. Takahashi, C. Charles, R. W. Boswell

    PHYSICS OF PLASMAS 18 (8) 080701 2011年8月

    出版者・発行元:AMER INST PHYSICS

    DOI: 10.1063/1.3610570  

    ISSN:1070-664X

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    It is shown analytically that the thrust from a simple plasma thruster (in the absence of a magnetic field) is given by the maximum upstream electron pressure, even if the plasma diverges downstream. Direct thrust measurements of a thruster are then performed using a pendulum thrust balance and a laser displacement sensor. A maximum thrust of about 2 mN is obtained at 700 W for a thruster length of 17.5 cm and a flow rate of 0.9 mg s(-1), while a larger thrust of 4 mN is obtained at a similar power for a length of 9.5 cm and a flow rate of 1.65 mg s(-1). The measured thrusts are in good agreement with the maximum upstream electron pressure found from measurements of the plasma parameters and in fair agreement with a simple global approach used to model the thruster. (C) 2011 American Institute of Physics. [doi:10.1063/1.3610570]

  127. Electron Energy Distribution of a Current-Free Double Layer: Druyvesteyn Theory and Experiments 査読有り

    Kazunori Takahashi, Christine Charles, Rod W. Boswell, Tamiya Fujiwara

    PHYSICAL REVIEW LETTERS 107 (3) 035002 2011年7月

    出版者・発行元:AMER PHYSICAL SOC

    DOI: 10.1103/PhysRevLett.107.035002  

    ISSN:0031-9007

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    Electron energy distributions upstream of a current-free double layer (CFDL) contained in a low-collisional plasma are modeled and compared with experimental results. The experimentally observed electron energy probability functions (EEPFs) with a depleted tail above the energy corresponding to the potential drop of the CFDL can be well approximated by a Druyvesteyn distribution function. Theoretical effective electron temperatures for the Druyvesteyn distribution are in good agreement with the values obtained from the experimental EEPFs over the range of pressure where the CFDL is observed.

  128. Direct thrust measurement of a permanent magnet helicon double layer thruster 査読有り

    K. Takahashi, T. Lafleur, C. Charles, P. Alexander, R. W. Boswell, M. Perren, R. Laine, S. Pottinger, V. Lappas, T. Harle, D. Lamprou

    APPLIED PHYSICS LETTERS 98 (14) 141503 2011年4月

    出版者・発行元:AMER INST PHYSICS

    DOI: 10.1063/1.3577608  

    ISSN:0003-6951

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    Direct thrust measurements of a permanent magnet helicon double layer thruster have been made using a pendulum thrust balance and a high sensitivity laser displacement sensor. At the low pressures used (0.08 Pa) an ion beam is detected downstream of the thruster exit, and a maximum thrust force of about 3 mN is measured for argon with an rf input power of about 700 W. The measured thrust is proportional to the upstream plasma density and is in good agreement with the theoretical thrust based on the maximum upstream electron pressure. (C) 2011 American Institute of Physics. [doi: 10.1063/1.3577608]

  129. Operation of a permanent-magnets-expanding plasma source connected to a large-volume diffusion chamber 査読有り

    Kazunori Takahashi, Yuki Itoh, Tamiya Fujiwara

    JOURNAL OF PHYSICS D-APPLIED PHYSICS 44 (1) 015204 2011年1月

    出版者・発行元:IOP PUBLISHING LTD

    DOI: 10.1088/0022-3727/44/1/015204  

    ISSN:0022-3727

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    A 6.6 cm-inner-diameter permanent-magnets-expanding plasma source is connected to a large-volume diffusion chamber of about 76 cm diameter and 100 cm length, and is operated over a range of 20-300 mPa argon gas pressures. An rf power of 13.56 MHz for plasma production is maintained at 200 W and an expanding magnetic field of about 200 G in the source is provided by permanent magnet arrays. A potential drop of a few tens of volts is observed; a supersonic ion beam with energy corresponding to the potential drop is detected in the diffusion chamber. Radial investigation of the ion beam in the diffusion chamber indicates a detachment of the ion beam from the expanding magnetic field lines provided by the permanent magnets, at about several centimetres downstream of the source exit.

  130. Ion acceleration enhanced by additional neutralizing electrons in a magnetically expanding double layer plasma 査読有り

    Kazunori Takahashi, Tamiya Fujiwara

    PHYSICS OF PLASMAS 17 (10) 104505 2010年10月

    出版者・発行元:AMER INST PHYSICS

    DOI: 10.1063/1.3499691  

    ISSN:1070-664X

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    Electrons neutralizing an ion beam are additionally supplied to a magnetically expanding double layer (DL) plasma from the downstream side of the DL. The rf power and the argon gas pressure are maintained at 200 W and 55 mPa, respectively, and the source magnetic field is varied in the range of about 70-550 G. It is observed that the ion beam energy corresponding to the DL potential drop increases up to 30 eV with an increase in the magnetic field when supplying the additional electrons, while it saturates at 20 eV for the case of the absence of the additional electrons. The supplied electrons are believed to be an energy source for the DL such that increasing the magnetic field is able to increase the potential drop beyond the limit found in the absence of the supplied electrons. (C) 2010 American Institute of Physics. [doi:10.1063/1.3499691]

  131. Double-layer ion acceleration triggered by ion magnetization in expanding radiofrequency plasma sources 査読有り

    Kazunori Takahashi, Christine Charles, Rod W. Boswell, Tamiya Fujiwara

    APPLIED PHYSICS LETTERS 97 (14) 141503 2010年10月

    出版者・発行元:AMER INST PHYSICS

    DOI: 10.1063/1.3499653  

    ISSN:0003-6951

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    Ion energy distribution functions downstream of the source exit in magnetically expanding low-pressure plasmas are experimentally investigated for four source tube diameters ranging from about 5 to 15 cm. The magnetic-field threshold corresponding to a transition from a simple expanding plasma to a double layer-containing plasma is observed to increase with a decrease in the source tube diameter. The results demonstrate that for the four geometries, the double layer and the accelerated ion beam form when the ion Larmour radius in the source becomes smaller than the source tube radius, i.e., when the ions become magnetized in the source tube. (C) 2010 American Institute of Physics. [doi:10.1063/1.3499653]

  132. High-powered operation of a magnetically expanding plasma using permanent magnets 査読有り

    Kaoru Oguni, Kazunori Takahashi, Yutaka Shida, Tamiya Fujiwara

    Journal of Plasma and Fusion Research SERIES 9 410-415 2010年8月

  133. Effects of the magnetic fields on ion beam energy in a magnetically expanding plasma 査読有り

    Kazunori Takahashi, Yutaka Shida, Tamiya Fujiwara

    Journal of Plasma and Fusion Research SERIES 9 381-386 2010年8月

  134. Electron energy distributions in a radiofrequency plasma expanded by permanent magnets 査読有り

    Tomoyo Sasaki, Kazunori Takahashi, Tamiya Fujiwara

    Journal of Plasma and Fusion Research SERIES 9 422-427 2010年8月

  135. Plane and hemispherical potential structures in magnetically expanding plasmas 査読有り

    Kazunori Takahashi, Yuichi Igarashi, Tamiya Fujiwara

    APPLIED PHYSICS LETTERS 97 (4) 041501 2010年7月

    出版者・発行元:AMER INST PHYSICS

    DOI: 10.1063/1.3467857  

    ISSN:0003-6951

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    Two-dimensional potential structures are measured for different gas pressure in expanding argon plasma using permanent magnets, where the magnetic field is about 100 G in the source and several gauss in the diffusion chamber. The plane potential drop is observed near the source exit for 0.35 mTorr, while the potential structure becomes hemispherical when increasing up to 1 mTorr; the hemispherical structure results in the radial divergence of the ion beam. It is found that the trajectories of the accelerated ions and the electrons overcoming the potential drop are dominated by the potential structure and magnetic-field lines, respectively. (C) 2010 American Institute of Physics. [doi: 10.1063/1.3467857]

  136. Characteristics of an ion beam in a magnetically expanding plasma using permanent magnets 査読有り

    Kazunori Takahashi, Tamiya Fujiwara

    JAXA Research and Development Report 09 (003) 74-79 2010年5月

  137. Magnetic-field-induced enhancement of ion beam energy in a magnetically expanding plasma using permanent magnets 査読有り

    Kazunori Takahashi, Yutaka Shida, Tamiya Fujiwara

    PLASMA SOURCES SCIENCE & TECHNOLOGY 19 (2) 025004 2010年4月

    出版者・発行元:IOP PUBLISHING LTD

    DOI: 10.1088/0963-0252/19/2/025004  

    ISSN:0963-0252

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    Ion energy distribution functions (IEDFs) near a source exit of a magnetically expanding argon plasma using only permanent magnets (PMs) are measured by a combination of a retarding field energy analyzer and a pulsed probe method for three types of magnetic-field configurations and various operating gas pressures, where the magnetic-field strength in the source tube is increased up to 270 G by adding the number of the PM layers. The 13.56 MHz rf power for plasma production is maintained at 250 W. The IEDFs show the existence of an accelerated group of ions. It is found that the energy of the accelerated ions increases when the magnetic-field strength is increased, but saturates at seven times the electron temperature at argon pressures of 0.6-1.6 m Torr. Our results show that the maximum velocity of the accelerated ions is found to be 14 km s(-1) with a Mach number of 3.8.

  138. Characterization of the temperature of free electrons diffusing from a magnetically expanding current-free double layer plasma 査読有り

    Kazunori Takahashi, Christine Charles, Rod Boswell, Michael A. Lieberman, Rikizo Hatakeyama

    JOURNAL OF PHYSICS D-APPLIED PHYSICS 43 (16) 162001 2010年4月

    出版者・発行元:IOP PUBLISHING LTD

    DOI: 10.1088/0022-3727/43/16/162001  

    ISSN:0022-3727

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    Electron temperature is characterized in a low-pressure argon plasma diffusing from a magnetically expanding radiofrequency plasma containing a current-free double layer (DL) over the argon gas pressure of 0.3-3mTorr. The measured electron energy probability function (EEPF) is Maxwellian at the downstream side of the DL, while the upstream EEPF shows a depleted tail corresponding to free electrons, which can overcome the potential drop of the DL and diffuse into the downstream side. The free electrons relating to the amplitude of the DL electrically neutralize a supersonic ion beam accelerated by the DL. The electron temperature measured at the downstream plasma is found to be in good agreement with that of the free electrons in the upstream source tube and agrees with the numerical result given from low-pressure diffusion theory.

  139. Characteristics of electron cyclotron waves creating field-aligned and transverse plasma-potential structures 査読有り

    K. Takahashi, T. Kaneko, R. Hatakeyama, A. Fukuyama

    PLASMA PHYSICS AND CONTROLLED FUSION 51 (12) 125007 2009年12月

    出版者・発行元:IOP PUBLISHING LTD

    DOI: 10.1088/0741-3335/51/12/125007  

    ISSN:0741-3335

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    Characteristics of electromagnetic waves of azimuthal mode number m = +/- 1 are investigated experimentally, analytically and numerically when the waves triggering the field-aligned and transverse plasma-potential structure modification near an electron cyclotron resonance (ECR) point are injected into an inhomogeneously magnetized plasma with high-speed ion flow. The waves of m = +1 and -1 modes generate an electric double layer near the ECR point at the radially central and peripheral areas of the plasma column, respectively, and the transverse electric fields are consequently formed. At these areas the waves have a right-handed polarization and are absorbed through the ECR mechanism, where the experimental and analytical results do show the polarization reversal along the radial axis. The numerical results by plasma analysis by finite element method (FEM)/wave analysis by FEM (PAF/WF) code show that the wave-absorption area is localized at the radially central and peripheral areas for m = +1 and -1 mode waves, respectively, being consistent with the experimental and analytical ones.

  140. Double Layer Formation in a Low-Pressure Argon Plasma Expanded by Permanent Magnets 査読有り

    Kazunori Takahashi, Kaoru Oguni, Hiroshi Yamada, Tamiya Fujiwara

    Journal of Plasma and Fusion Research SERIES 8 1269-1272 2009年10月

  141. Spatial characterization of the plasma density in a magnetically expanding plasma using permanent magnets 査読有り

    Tomoyo Sasaki, Kazunori Takahashi, Kaoru Oguni, Tamiya Fujiwara

    Journal of Plasma and Fusion Research SERIES 8 724-727 2009年10月

  142. Supersonic Ion Beam Driven by Permanent-Magnets-Induced Double Layer in an Expanding Plasma 査読有り

    Kazunori Takahashi, Yutaka Shida, Tamiya Fujiwara, Kaoru Oguni

    IEEE TRANSACTIONS ON PLASMA SCIENCE 37 (8) 1532-1536 2009年8月

    出版者・発行元:IEEE-INST ELECTRICAL ELECTRONICS ENGINEERS INC

    DOI: 10.1109/TPS.2009.2024342  

    ISSN:0093-3813

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    Plasma potential structures and ion-energy distribution functions are measured in a magnetically expanding radio-frequency plasma using permanent magnets (PMs) and in a geometrically expanding one, where the radio-frequency power and the argon-gas pressure are maintained at 250 W and 1 mtorr, respectively. In the magnetically expanding plasma, a rapid potential drop like a double-layer structure and a subsequent supersonic ion beam are detected by retarding field energy analyzers. On the other hand, a plasma potential structure following Boltzmann relation accelerates the ions in the geometrically expanding plasma. The comparison between the results in both cases indicates that the existence of the PMs is effective for the generation of the high-speed ion beam, where the mach number of the ion beam is increased to about 3.5 by using the PMs compared with the mach number of 2.3 in the operation mode of the geometrically expanding plasma.

  143. Transport of energetic electrons in a magnetically expanding helicon double layer plasma 査読有り

    Kazunori Takahashi, Christine Charles, Rod Boswell, Wes Cox, Rikizo Hatakeyama

    APPLIED PHYSICS LETTERS 94 (19) 191503 2009年5月

    出版者・発行元:AMER INST PHYSICS

    DOI: 10.1063/1.3136721  

    ISSN:0003-6951

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    Peripheral magnetic field lines extending from the plasma source into the diffusion chamber are found to separate two regions of Maxwellian electron energy probability functions: the central, ion-beam containing region with an electron temperature of 5 eV, and region near the chamber walls with electrons at 3 eV. Along the peripheral field lines a bi-Maxwellian population with a hot tail at 9 eV is shown to both originate from electrons in the source traveling downstream across the double layer and correspond to a local maximum in ion and electron densities.

  144. Observation of weakly and strongly diverging ion beams in a magnetically expanding plasma 査読有り

    K. Takahashi, T. Fujiwara

    APPLIED PHYSICS LETTERS 94 (6) 061502 2009年2月

    出版者・発行元:AMER INST PHYSICS

    DOI: 10.1063/1.3080205  

    ISSN:0003-6951

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    The spatial distribution of an ion beam created in a magnetically expanding plasma using permanent magnets is experimentally investigated for 0.35 and 1 mTorr, where the magnetic-field strength is about 100 G in the plasma source and is decreasing into a few gauss in the diffusion chamber. The beam profile for 0.35 mTorr is weakly divergent. On the other hand, the strongly diverging beam is detected for 1 mTorr. The results are discussed from the viewpoint of the plasma-potential structures and imply the beam divergence caused by the radial electric fields in the ion acceleration region and the diffusion chamber.

  145. 窒素雰囲気でのコロナ放電イオナイザーによる除電 査読有り

    池内達, 高橋和貴, 大久保貴広, 藤原民也

    電気学会論文誌A 基礎・材料・共通部門誌 129 (3) 5-152 2009年

    DOI: 10.1541/ieejfms.129.146  

    ISSN:0385-4205 1347-5533

  146. Expanding plasma source using permanent magnets for generation of supersonic ion beam

    Kazunori Takahashi, Hiroshi Yamada, Tamiya Fujiwara

    Proceedings of International Interdisciplinary-Symposium on Gaseous and Liquid Plasmas 115-118 2008年9月

  147. Ion acceleration in a solenoid-free plasma expanded by permanent magnets 査読有り

    K. Takahashi, K. Oguni, H. Yamada, T. Fujiwara

    PHYSICS OF PLASMAS 15 (8) 084501 2008年8月

    出版者・発行元:AMER INST PHYSICS

    DOI: 10.1063/1.2965497  

    ISSN:1070-664X

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    Ion acceleration is achieved in a low-pressure solenoid-free plasma expanded by permanent magnet arrays. Although a permanent magnet normally forms cusp magnetic fields which prevents plasma diffusion and double layer formation, by employing double concentric arrays of permanent magnets, a constant field area, and a diverging magnetic field can be generated near the outlet of the plasma source. In the sources, a rapid potential drop with 4 cm thickness from 50 V to 20 V is generated at the diverging field area for 0.35 mTorr and a supersonic ion beam accelerated through the potential drop is observed in the diffusion chamber. The beam energy can be increased up to over 40 eV with a decrease in gas pressure. (C) 2008 American Institute of Physics.

  148. Polarization reversal of electron cyclotron waves creating plasma-potential structures in laboratory plasmas 招待有り

    Kazunori Takahashi, Toshiro Kaneko, Rikizo Hatakeyama

    Proceedings of the XXIX General Assembly of the International Union of Radio Science CD-ROM 2008年8月

  149. Double layer created by electron cyclotron resonance heating in an inhomogeneously magnetized plasma with high-speed ion flow 査読有り

    K. Takahashi, T. Kaneko, R. Hatakeyama

    PHYSICS OF PLASMAS 15 (7) 072108 2008年7月

    出版者・発行元:AMER INST PHYSICS

    DOI: 10.1063/1.2951997  

    ISSN:1070-664X

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    A potential jump, i.e., an electric double layer (DL) is formed near an electron cyclotron resonance (ECR) point when an electron cyclotron wave is injected into an inhomogeneously magnetized plasma with high-speed ion flow. A charge separation is caused by an electron reflection due to -mu del B(z) force enhanced by ECR heating and ion inertia. It is clearly demonstrated in the experiment that the potential height of the DL is almost proportional to the field-aligned ion flow energy; the DL is found to be self-consistently formed for maintaining charge neutrality by reflecting a part of the flowing ions. (C) 2008 American Institute of Physics.

  150. Radial characterization of the electron energy distribution in a helicon source terminated by a double layer 査読有り

    Kazunori Takahashi, Christine Charles, Rod Boswell, Rikizo Hatakeyama

    PHYSICS OF PLASMAS 15 (7) 074505 2008年7月

    出版者・発行元:AMER INST PHYSICS

    DOI: 10.1063/1.2959137  

    ISSN:1070-664X

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    Electron energy probability functions (EEPFs) are measured across the radius (0 &lt;= r &lt; 6.85 cm) of a low pressure (0.3 mTorr) helicon plasma source terminated by a current-free double layer. The source field of about 130 G is generated using a Helmholtz coil pair and the radio frequency (rf) power is maintained at 250 W. All EEPFs exhibit a distribution with a temperature T(e bulk) out to a break energy epsilon(break) and a relatively depleted distribution for higher energies with a lower temperature T(e tail). T(e bulk) and T(e tail) are about 8 eV and 5 eV, respectively, for r &lt; 4 cm and increase up to about 14 eV and 9 eV near the source wall, i.e., near the rf antenna. epsilon(break) is found to correspond to the potential drop of the double layer for the central part of the source and to the sheath potential near the wall. (C) 2008 American Institute of Physics.

  151. 窒素雰囲気でのコロナ放電イオナイザーによる電荷の発生と空間分布

    大久保貴広, 高橋和貴, 池内達, 向川政治, 高木浩一, 藤原民也

    電気学会プラズマ研究会資料 PST-08 37-44 2008年7月

  152. Field-aligned and transverse plasma-potential structures induced by electron cyclotron waves 査読有り

    K. Takahashi, T. Kaneko, R. Hatakeyama

    APPLIED PHYSICS LETTERS 91 (26) 261502 2007年12月

    出版者・発行元:AMER INST PHYSICS

    DOI: 10.1063/1.2827575  

    ISSN:0003-6951

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    It is demonstrated that potential structures of a magnetized plasma column can be controlled by electron cyclotron waves of azimuthal mode number m=+/- 1. A field-aligned plasma potential structure, i.e., an electric double layer with the potential jump corresponding to the ion flow energy is created around the electron cyclotron resonance point at the center and peripheral areas of the plasma column for m=+1 and -1 modes, respectively. As a result, transversely outward and inward electric fields are locally generated. Our experimental results show that the created potential structures are greatly relevant to the polarization profiles of the injected waves and the resultant heating profiles. (c) 2007 American Institute of Physics.

  153. Measurement of the energy distribution of trapped and free electrons in a current-free double layer 査読有り

    K. Takahashi, C. Charles, R. W. Boswell, T. Kaneko, R. Hatakeyama

    PHYSICS OF PLASMAS 14 (11) 114503 2007年11月

    出版者・発行元:AMER INST PHYSICS

    DOI: 10.1063/1.2803763  

    ISSN:1070-664X

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    In the high potential plasma, upstream of the double layer, the measured electron energy distribution function (EEDF) shows a very clear change in slope at energies (epsilon(break)) corresponding to the double layer potential drop. Electrons with lower energy are Maxwellian with a temperature of 8 eV, whereas those with higher energy have a temperature of 5 eV. The EEDF in the downstream plasma has a temperature of 5 eV. Over the range of pressures wherein the double layer and accelerated ion beam are detected by analysis of a retarding field energy analyzer, the strength of the double layer corresponds to the energy where the slope changes in the EEDF (epsilon(break)). We deduce that the downstream electrons come from upstream electrons that have sufficient energy to overcome the potential of the double layer, and that only a single upstream plasma source is required to maintain this phenomenon.

  154. Verification of Polarization Reversal of Electromagnetic Waves with Electron Cyclotron Frequency Controlling Plasma Structure Formation 査読有り

    T. Kaneko, K. Takahashi, R. Hatakeyama

    Plasma and Fusion Research 2 038-1-038-10 2007年8月

    出版者・発行元:プラズマ・核融合学会

    DOI: 10.1585/pfr.2.038  

    ISSN:1880-6821

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    Selectively launched electromagnetic waves with left- and right-handed polarizations for m = 0, +1, and -1 modes are investigated in terms of polarization reversal around an electron cyclotron resonance (ECR) region in inhomogeneously magnetized plasmas, where m is an azimuthal mode number. It is observed for the first time that a left-handed polarized wave for m = 0 mode is absorbed near the ECR point as a result of the polarization reversal in the axial direction. Dispersion analysis in bounded plasmas can explain this quantitatively. For m = +1 and -1 modes, on the other hand, polarization reversal occurs along the radial axis, i.e., wave polarization for m = +1 mode is right-handed (left-handed for m = -1 mode) around the central area and left-handed (right-handed for m = -1 mode) around the peripheral area of the cross section of the plasma column. Furthermore, we investigate plasma-potential structures formed by ECR of high-power m = +1 and -1 waves and, for the first time, demonstrate control of the plasma-potential structure by changing the azimuthal mode, i.e., a positive potential hill is formed near the ECR point around the central and peripheral areas for m = +1 and -1 modes, respectively.

  155. Nonlinear effects of high power plug/barrier electron cyclotron resonance heating on propagation and radiation of cyclotron waves 査読有り

    T. Kaneko, K. Takahashi, R. Hatakeyama, T. Saito, Y. Tatematsu, K. Nozaki, N. Machida, T. Kaitsuka, A. Itakura, M. Yoshikawa, T. Cho

    FUSION SCIENCE AND TECHNOLOGY 51 (2T) 154-159 2007年2月

    出版者・発行元:AMER NUCLEAR SOC

    ISSN:1536-1055

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    Nonlinear electromagnetic waves generated due to the injection of high-power electromagnetic waves relating to an electron cyclotron resonance (ECR) are investigated in the GAMAM10 tandem-mirror fusion device and the Q(T)-Upgrade laboratory device. In the GAMMA10 device, an electrostatic wave in the ion-cyclotron range of frequencies is observed around a west barrier region. During the barrier and plug electron cyclotron resonance heating (ECH), the nonlinear electromagnetic waves with the interval of the frequency corresponding to the electrostatic fluctuation are radiated from the plug region. In the Q(T)-Upgrade laboratory device, on the other hand, the injected microwave nonlinearly interacts with an electrostatic drift-wave instability. These results in the GAMMA10 and the Q(T)-Upgrade devices indicate the radiation of the electromagnetic waves originating from the parametric instability.

  156. One-dimensional analysis of polarization reversal relating to electron cyclotron resonance 査読有り

    K. Takahashi, A. Fukuyama, T. Kaneko, R. Hatakeyama

    FUSION SCIENCE AND TECHNOLOGY 51 (2T) 313-315 2007年2月

    出版者・発行元:AMER NUCLEAR SOCIETY

    ISSN:1536-1055

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    A polarization reversal of an electromagnetic wave relating to electron cyclotron resonance in an inhomogeneously magnetized plasma-filled waveguide is investigated by using a one-dimensional code of full wave analysis with cold plasma approximation, and its results are compared with the experimentally observed polarization reversal, which has already been reported [Phys. Rev. Lett., 94, 215001 (2005)]. It is found that the polarization reversal can be reproduced by this code and its results are in good agreement with the experimental ones. The polarization-reversal position is affected by a wavenumber perpendicular to the magnetic-field lines, which is determined by the radial boundary condition between the plasma column and the peripheral vacuum layer in our experiments.

  157. Generation of Flowing Nitrogen Ions in Magnetized Plasmas

    K. Takahashi, T. Kaneko, R. Hatakeyama

    Proceedings of the Joint International Conference of the 4th International Symposium on System Construction of Global-Network-Oriented Information Electronics and Student-Organizing International Mini-Conference on Information Electronics 308-309 2007年1月

  158. 電子サイクロトロン波の偏波方向反転とプラズマ電位構造制御 査読有り

    高橋和貴

    Journal of Plasma and Fusion Research 82 (11) 792-795 2006年11月

    出版者・発行元:プラズマ・核融合学会

  159. Flow energy control of nitrogen ions generated by electron cyclotron resonance 査読有り

    Kazunori Takahashi, Toshiro Kaneko, Rikizo Hatakeyama

    JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS PART 1-REGULAR PAPERS BRIEF COMMUNICATIONS & REVIEW PAPERS 45 (10B) 8050-8054 2006年10月

    出版者・発行元:INST PURE APPLIED PHYSICS

    DOI: 10.1143/JJAP.45.8050  

    ISSN:0021-4922

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    The flow energy of nitrogen ions produced by an electron cyclotron resonance (ECR) discharge is controlled by electrostatic acceleration in a plasma synthesis method. The source consists of an ion production region using ECR and a plasma synthesis region. Two grids for potential control and electron reflection of the ion production region, and an electron emitter with mesh shape are installed. In the synthesis region, electrons emitted from the emitter and ions accelerated by electrostatic potential difference between these regions are synthesized, which yields the generation of ion flow in the synthesis region. The electron temperature in the plasma synthesis region can be reduced to about 0.5 eV because of a reflection of high-energy electrons in the ion production region and a supply of thermionic electrons. In addition, it is observed that the density ratio of nitrogen atomic to molecular ions in the synthesis region markedly increases compared with that in the ion production region.

  160. Development of a low temperature plasma source providing ion flow energy control 査読有り

    K. Takahashi, T. Kaneko, R. Hatakeyama

    PLASMA SOURCES SCIENCE & TECHNOLOGY 15 (3) 495-500 2006年8月

    出版者・発行元:IOP PUBLISHING LTD

    DOI: 10.1088/0963-0252/15/3/027  

    ISSN:0963-0252

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    A low electron temperature plasma source suitable for control of ion flow energy along magnetic-field lines is developed, which is made up of an ion-production region and a plasma-synthesis region. A mesh-shaped electron emitter is installed in order to uniformly supply the electrons to the synthesis region. Our diagnoses using Langmuir probes and electrostatic ion energy analyzers prove that only the ion flow energy can be controlled under constant electron density and temperature. Moreover, our method is found to achieve a low electron temperature (T-e similar or equal to 0.2 - 0.4 eV), yielding almost uniform radial and axial profiles of the averaged electron density, temperature, space potential and the ion flow energy.

  161. Absorption and penetration of left-hand polarized waves related to polarization reversal causing electron cyclotron resonance 査読有り

    K. Takahashi, T. Kaneko, R. Hatakeyama

    PHYSICAL REVIEW E 74 (1) 016405 2006年7月

    出版者・発行元:AMERICAN PHYSICAL SOC

    DOI: 10.1103/PhysRevE.016405  

    ISSN:1539-3755

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    Propagation and absorption of electromagnetic waves with electron cyclotron resonance (ECR) frequency are investigated for the case of inhomogeneously magnetized plasmas, when the left-hand polarized wave (LHPW) is selectively launched. The LHPW with axisymmetric-azimuthal and second-order radial modes is absorbed near the ECR point at any radial position, which is caused by the polarization reversal to the right-hand polarized wave. On the other hand, it is clarified that the LHPW with fundamental radial mode penetrates the ECR point without polarization reversal. In addition, it is theoretically suggested that polarization reversal can partially occur in the plasma column for the case of nonaxisymmetric modes.

  162. New Aspects on Plasma Wave and Instability Phenomena - Flow Shear, Polarization Reversal, and Pair Ions -

    R. Hatakeyama, T. Kaneko, W. Oohara, K. Takahashi

    Proceedings of the 13th International Congress on Plasma Physics E010 2006年5月

  163. Polarization-Reversal-Induced Absorption of an Axisymmetric Left-Hand Polarized Wave on Electron Cyclotron Resonance

    K. Takahashi, T. Kaneko, R. Hatakeyama

    Proceedings of the 13th International Congress on Plasma Physics A176p 2006年5月

  164. Effects of Ion Flow Energy on Self-Consistent Double-Layer Formation Due to ECR in a Conversing Magnetic Field

    K. Takahashi, T. Kaneko, R. Hatakeyama

    Proceedings of the 13th International Congress on Plasma Physics A155p 2006年5月

  165. Simultaneous control of ion flow energy and electron temperature in magnetized plasmas 査読有り

    K Takahashi, T Kaneko, R Hatakeyama

    APPLIED PHYSICS LETTERS 88 (11) 111503 2006年3月

    出版者・発行元:AMER INST PHYSICS

    DOI: 10.1063/1.2181653  

    ISSN:0003-6951

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    Ion flow energy along magnetic-field lines is precisely controlled by electrostatic acceleration in magnetized collisional and synthesized plasmas. The source is made up of an ion-production region and a plasma synthesis region; an electron emitter of mesh shape is installed between the regions and supplies the electrons to the synthesis region. The ion flow is generated by an electrostatic potential difference between these regions. Our experimental results demonstrate that only the ion flow energy can be controlled under constant electron density and temperature. Moreover, the electron temperature is also controllable and could be reduced to less than 0.5 eV. (c) 2006 American Institute of Physics.

  166. Ion Flow Energy Control in Magnetized Plasmas

    K. Takahashi, T. Kaneko, R. Hatakeyama

    Proceedings of the 6th International Conference on Reactive Plasmas and 23rd Symposium on Plasma Processing 39-40 2006年1月

  167. Effects of polarization reversal on localized-absorption characteristics of electron cyclotron wave in bounded plasmas 査読有り

    K Takahashi, T Kaneko, R Hatakeyama

    PHYSICS OF PLASMAS 12 (10) 102107 2005年10月

    出版者・発行元:AMER INST PHYSICS

    DOI: 10.1063/1.2103547  

    ISSN:1070-664X

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    Propagation and absorption of electron cyclotron wave are investigated for the case in which a left-hand polarized wave (LHPW) is selectively launched in inhomogeneously magnetized and bounded plasmas. The LHPW is observed to be unexpectedly and sharply absorbed near the electron cyclotron resonance point. The unexpected absorption of the LHPW is clarified to be caused by a polarization reversal from the LHPW to a right-hand polarized wave. It is found that the polarization reversal point dominates the absorption region of the electron cyclotron wave, which is observed to be changed by controlling the plasma radius, i.e., radial boundary condition. These phenomena can be well explained in terms of the dispersion relation in bounded plasmas.

  168. Polarization-Reversal Induced Damping of Left-Hand Polarized Wave with High Order Radial Mode on Electron Cyclotron Resonance

    K. Takahashi, T. Kaneko, R. Hatakeyama

    Proceedings of the 28th General Assembly of International Union of Radio Science H05p4 2005年10月

  169. Energy Control of Field-Aligned Ion Flow in Magnetized Plasmas

    K. Takahashi, T. Kaneko, R. Hatakeyama

    Proceedings of the 3rd Student-Organizing International Mini-Conference on Information Electronics System 87-90 2005年10月

  170. Development of Low-Temperature Plasma Source Suitable for Ion Flow Energy Control in Strong Magnetic Fields

    K. Takahashi, T. Kaneko, R. Hatakeyama

    Proceedings of the 27th International Conference on Phenomena in Ionized Gases 11-158 2005年7月

  171. Polarization-reversal-induced damping of left-hand polarized wave on electron cyclotron resonance 査読有り

    K Takahashi, T Kaneko, R Hatakeyama

    PHYSICAL REVIEW LETTERS 94 (21) 215001 2005年6月

    出版者・発行元:AMERICAN PHYSICAL SOC

    DOI: 10.1103/PhysRevLett.94.215001  

    ISSN:0031-9007

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    The left-hand polarized wave, which has been believed not to be related to electron cyclotron resonance (ECR), is for the first time demonstrated to be damped near the ECR point in an inhomogeneously magnetized plasma as a result of the polarization reversal to the right-hand polarized wave. The polarization reversal is found to be caused by the existence of the boundary between a plasma and a vacuum region, the local point of which shifts depending on the plasma column radius. This phenomenon is quantitatively explained in terms of the dispersion relation including the effect of the radial boundary condition.

  172. Electron Cyclotron Damping of Left-Hand Polarized Wave with High Order Radial Mode 査読有り

    K. Takahashi, T. Kaneko, R. Hatakeyama

    Proceedings of Plasma Science Symposium 2005 / The 22nd Symposium on Plasma Processing 229-230 2005年1月

  173. Polarization Reversal of Electron Cyclotron Wave Due to Radial Boundary Condition

    K. Takahashi, T. Kaneko, R. Hatakeyama

    K. Takahashi, T. Kaneko, and R. Hatakeyama P3-36 2004年10月

  174. A Polarization Reversal Mechanism of Electromagnetic Waves in Inhomogeneously Magnetized Plasmas

    K. Takahashi, T. Kaneko, R. Hatakeyama

    Proceedings of the 2nd Student-Organizing International Mini-Conference on Information Electronics Systems 49-52 2004年10月

  175. Localized Absorption of High-Frequency Electromagnetic Wave Due to Polarization Reversal near the ECR point

    K. Takahashi, T. Kaneko, R. Hatakeyama

    Proceedings of the International COE Forum on Plasma Science and Technology 87-88 2004年4月

  176. Polarization Reversal and Electron Cyclotron Damping of Electromagnetic Wave in an Inhomogeneously Magnetized-Plasma-Filled Waveguide 査読有り

    K. Takahashi, T. Kaneko, R. Hatakeyama

    Proceedings of the 1st Student-Organizing International Mini-Conference on Information Electronics System 48-51 2003年11月

  177. Damping Mechanisms of Left-Hand Polarized Wave near the Electron Cyclotron Resonance Point in an Inhomogeneously Magnetized Plasma 査読有り

    K. Takahahsi, T. Kaneko, R. Hatakeyama

    Proceeding of the 30th European Physical Society Conference on Controlled Fusion and Plasma Physics 27A P-2.22 2003年7月

  178. Observation of Polarization Reversal and Electron Cyclotron Damping Directly Associated with Obliquely Propagating Left-Hand Polarized Wave 査読有り

    K. Takahashi, T. Kaneko, R. Hatakeyama

    Journal of Plasma and Fusion Research 79 (5) 447-448 2003年5月

    出版者・発行元:The Japan Society of Plasma Science and Nuclear Fusion Research

    DOI: 10.1585/jspf.79.447  

    ISSN:0918-7928

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    The polarization reversal from a left-hand (LHPW) to a right-hand polarized wave (RHPW) and the resultant electron cyclotron damping of the LHPW are experimentally observed for the first time. Our experimental results indicate that the polarization reversal arises simultaneously with the conversion of the propagation angle of the wave, in which finite-plasma boundary conditions are considered to be inherent.

  179. Electron Cyclotron Damping of Left-Hand Circularly Polarized Wave in an Inhomogeneously Magnetized Plasma with Boundary Conditions 査読有り

    K. Takahashi, T. Kaneko, R. Hatakeyama

    電気学会プラズマ研究会資料 PST-03 (10) 53-58 2003年3月

  180. Polarization reversal of circularly polarized wave related to electron cyclotron damping 査読有り

    K Takahashi, T Kaneko, R Hatakeyama

    FUSION SCIENCE AND TECHNOLOGY 43 (1T) 95-97 2003年1月

    出版者・発行元:AMER NUCLEAR SOCIETY

    ISSN:1536-1055

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    The damping mechanism of left-hand circularly polarized wave (L wave) near the electron cyclotron resonance (ECR) point, which has been considered not to be theoretically related to ECR, is investigated. The L wave and the Tight-hand circularly polarized wave (R wave) can be decomposed from the observed interferometric wave pattern, and it is found that not only the R wave but also the L wave is absorbed and damped in the ECR region. This damping of the L wave can be interpreted by the polarization reversal between the L and R waves. Furthermore, the polarization reversal from the L wave into the R wave is found to be enhanced in the lower electron temperature.

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MISC 47

  1. ヘリコンスラスタからの双方向プラズマ運動量放出とスペースデブリ除去

    高橋和貴, CHARLES Christine, BOSWELL Rod, 安藤晃

    日本物理学会講演概要集(CD-ROM) 74 (1) ROMBUNNO.15pK309‐5 2019年3月22日

    ISSN:2189-079X

  2. ヘリコンスラスタ内壁への局所運動量損失ベクトルの分布評価

    菅原丈晴, 高橋和貴, 鷹尾祥典, 安藤晃

    日本物理学会講演概要集(CD-ROM) 74 (1) ROMBUNNO.15pK309‐6 2019年3月22日

    ISSN:2189-079X

  3. 将来ミッションに向けた電気推進ロケットエンジンの現状と課題 ~ 電磁加速型推進機~ 招待有り 査読有り

    安藤晃, 高橋和貴

    プラズマ・核融合学会誌 94 (2) 76-80 2018年

  4. 無電極プラズマスラスタの推進性能における中性粒子分布と外部磁場の効果

    高瀬 一樹, 高橋 和貴, 鷹尾 祥典

    宇宙科学技術連合講演会講演集 60 5p 2016年9月6日

    出版者・発行元:日本航空宇宙学会

    ISSN:1884-1945

  5. 変形磁場の導入による定在波ヘリコンの励起 (プラズマ パルスパワー 放電合同研究会 プラズマ・放電・パルスパワー一般)

    高橋 和貴, 高山 頌, 小室 淳史, 安藤 晃

    電気学会研究会資料. PPT = The papers of technical meeting on pulsed power technology, IEE Japan 2016 (18) 81-85 2016年5月27日

    出版者・発行元:電気学会

  6. 27pAX-3 理想磁気ノズルヘリコンスラスタの推力計測へ向けた強磁場ヘリコンプラズマ生成(27pAX プラズマ基礎(基礎実験,プラズマ応用,非中性プラズマ,ダストプラズマ),領域2(プラズマ))

    高橋 和貴, 佐藤 大樹, 高木 浩一, 安藤 晃

    日本物理学会講演概要集 69 (1) 241-241 2014年3月5日

    出版者・発行元:一般社団法人日本物理学会

    ISSN:1342-8349

  7. 27aKC-1 磁気ノズル型ヘリコンプラズマスラスターの推力成分の分解計測(プラズマ基礎(粒子加速・衝撃波・波動粒子相互作用・非線形現象),領域2(プラズマ基礎・プラズマ科学・核融合プラズマ・プラズマ宇宙物理))

    高橋 和貴, Charles C., Boswell R.W., 安藤 晃

    日本物理学会講演概要集 68 (2) 195-195 2013年8月26日

    出版者・発行元:一般社団法人日本物理学会

    ISSN:1342-8349

  8. 27aKC-2 MPD推進における外部磁場形状効果(プラズマ基礎(粒子加速・衝撃波・波動粒子相互作用・非線形現象),領域2(プラズマ基礎・プラズマ科学・核融合プラズマ・プラズマ宇宙物理))

    安藤 晃, 伊澤 裕紀, 鈴木 清孝, 星野 優介, 高橋 和貴

    日本物理学会講演概要集 68 (2) 196-196 2013年8月26日

    出版者・発行元:一般社団法人日本物理学会

    ISSN:1342-8349

  9. ヘリコンプラズマによる磁気ノズル変形現象の検討

    東山 弘樹, 鈴木 達也, 高橋 和貴, 藤原 民也, 高木 浩一

    電気学会研究会資料. PST, プラズマ研究会 2013 (10) 45-50 2013年3月15日

  10. 小型ソレノイドによるノズル型強磁場発生とヘリコンスラスターへの応用

    佐藤 大樹, 高橋 和貴, 高木 浩一, 藤原 民也

    電気学会研究会資料. PST, プラズマ研究会 2012 (119) 45-48 2012年12月10日

  11. 小型ソレノイドによるノズル型強磁場発生とヘリコンスラスターへの応用

    佐藤 大樹, 高橋 和貴, 高木 浩一, 藤原 民也

    電気学会研究会資料. PPT, パルスパワー研究会 2012 (142) 45-48 2012年12月10日

  12. 定電流シャンティングアークプラズマの特性およびTiC膜生成

    三河 遼太, 高橋 和貴, 高木 浩一, 行村 建

    電気学会研究会資料. PST, プラズマ研究会 2012 (29) 1-5 2012年8月8日

  13. 永久磁石アレイを用いた大口径発散プラズマ源の特性

    鈴木 達也, 高橋 和貴, 藤原 民也

    電気学会研究会資料. PST, プラズマ研究会 2012 (29) 21-25 2012年8月8日

  14. ヘリコンプラズマスラスターにおける磁気ノズルの効果

    高橋 和貴, CHARLES Christine, BOSWELL Rod W.

    電気学会研究会資料. PST, プラズマ研究会 2012 (49) 57-62 2012年8月8日

  15. 多極磁場を利用した無電極ヘリコンスラスターの特性評価

    宮本 和明, 高橋 和貴, 藤原 民也

    電気学会研究会資料. PST, プラズマ研究会 2012 (49) 63-67 2012年8月8日

  16. 発散磁場配位下RFプラズマ中の無電流ダブルレイヤー

    高橋和貴, Christine Charles, Rod W Boswell

    プラズマ核融合学会誌 88 (4) 220-227 2012年5月

    出版者・発行元:プラズマ核融合学会

  17. 25pYE-2 永久磁石利用ヘリコンプラズマ源の推力直接計測(25pYE プラズマ基礎・プラズマ科学(プラズマ推進・電磁波源),領域2(プラズマ基礎・プラズマ科学・核融合プラズマ・プラズマ宇宙物理)

    伊藤 陽菜, 高橋 和貴, 宮本 和明, 藤原 民也

    日本物理学会講演概要集 67 (1) 268-268 2012年3月5日

    出版者・発行元:一般社団法人日本物理学会

    ISSN:1342-8349

  18. ヘリコンダブルレイヤープラズマの電子エネルギー分布解析

    高橋 和貴, CHARLES Christine, BOSWELL Rod, 藤原 民也

    電気学会研究会資料. PPT, パルスパワー研究会 2011 (92) 89-94 2011年12月15日

  19. シャンティングアークプラズマの半導体制御及びダブルプローブ計測

    三河 遼太, 高橋 和貴, 高木 浩一, 行村 建

    電気学会研究会資料. PPT, パルスパワー研究会 2011 (72) 21-24 2011年12月15日

  20. プラズマ二次元周期構造による誘電率の空間変調

    照井 利弘, 高橋 和貴, 宮本 和明, 藤原 民也

    電気学会研究会資料. PPT, パルスパワー研究会 2011 (113) 13-17 2011年12月15日

  21. 永久磁石利用磁気ノズル下での高密度プラズマ生成と推力計測

    伊藤 陽菜, 高橋 和貴, 宮本 和明, 藤原 民也

    電気学会研究会資料. PPT, パルスパワー研究会 2011 (92) 37-42 2011年12月15日

  22. 海外研究生活

    高橋和貴

    応用物理学会プラズマエレクトロニクス分科会会報 55 41-45 2011年12月

    出版者・発行元:応用物理学会プラズマエレクトロニクス分科会

  23. 永久磁石利用大口径ダブルレイヤープラズマ源の開発

    鈴木 達也, 高橋 和貴, 藤原 民也

    電気学会研究会資料. ED, 放電研究会 2011 (37) 31-35 2011年6月3日

  24. シャンティングアーク放電による炭素・チタン混合プラズマの生成

    三河 遼太, 青木 宏憲, 高橋 和貴, 高木 浩一, 藤原 民也

    電気学会研究会資料. PPT, パルスパワー研究会 2011 (14) 25-29 2011年6月3日

  25. Radial characterization of the electron energy distribution in a helicon source terminated by a double layer (vol 15, 074505, 2008)

    Kazunori Takahashi, Christine Charles, Rod Boswell, Rikizo Hatakeyama

    PHYSICS OF PLASMAS 18 (4) 2011年4月

    出版者・発行元:AMER INST PHYSICS

    DOI: 10.1063/1.3574353  

    ISSN:1070-664X

  26. シャンティングアークによる金属イオン含有プラズマの生成

    青木 宏憲, 高橋 和貴, 高木 浩一, 藤原 民也

    電気学会研究会資料. PPT, パルスパワー研究会 2010 (128) 11-14 2010年12月16日

  27. 永久磁石利用発散プラズマ中のダブルレイヤーイオン加速

    高橋 和貴, 五十嵐 勇一, 志田 寛, 藤原 民也

    電気学会研究会資料. PST, プラズマ研究会 2009 (22) 13-17 2009年8月6日

  28. 浮遊電極を利用した自己消弧放電による大気圧プラズマの発生

    松本 創, 志田 寛, 高橋 和貴, 向川 政治, 高木 浩一, 藤原 民也

    電気学会研究会資料. PST, プラズマ研究会 2009 (11) 7-10 2009年6月13日

  29. コロナ放電イオナイザーによる除電の計算機シミュレーション

    池内 達, 高橋 和貴, 大久保 貴広, 藤原 民也

    電気学会研究会資料. PST, プラズマ研究会 2008 (76) 103-107 2008年12月19日

  30. 永久磁石利用発散型プラズマ源の基礎特性

    小国 薫, 高橋 和貴, 藤原 民也

    電気学会研究会資料. PST, プラズマ研究会 2008 (58) 37-41 2008年10月31日

  31. 21aZH-4 永久磁石利用発散プラズマ中のダブルレイヤー形成(21aZH プラズマ科学(非線形現象・発振・加速),領域2(プラズマ基礎・プラズマ科学・核融合プラズマ・プラズマ宇宙物理))

    高橋 和貴, 山田 弘, 藤原 民也

    日本物理学会講演概要集 63 (2) 162-162 2008年8月25日

    出版者・発行元:一般社団法人日本物理学会

    ISSN:1342-8349

  32. 窒素雰囲気でのコロナ放電イオナイザーによる電荷の発生と空間分布

    大久保 貴広, 高橋 和貴, 池内 達, 向川 政治, 高木 浩一, 藤原 民也

    電気学会研究会資料. PST, プラズマ研究会 2008 (37) 5-8 2008年7月4日

  33. 窒素雰囲気でのコロナ放電イオナイザーの動作特性と除電効果

    村上 太一, 大久保 貴広, 高橋 和貴, 向川 政治, 高木 浩一, 藤原 民也, 伊藤 剛, 豊田 一行

    電気学会研究会資料. PST, プラズマ研究会 2007 (80) 47-51 2007年12月22日

  34. Excitation Chracteristics of Nonlinear Electromagnetic Waves Due to High Power Plug ECRH

    T.Kaneko, K.Takahashi, R.Hatakeyama, T.Saito, Y.Tatematsu, M.Yoshikawa, N.Machida, T.Kaitsuka

    Annual Report of National Institute for Fusion Science, April 2006 - March 2007 481 2007年

  35. 25pQB-8 電子サイクロトロン共鳴誘起ダブルレイヤー形成へのマイクロ波入射モードの効果(25pQB プラズマ基礎(波動現象・不安定性・輸送),領域2(プラズマ基礎・プラズマ科学・核融合プラズマ・プラズマ宇宙物理))

    高橋 和貴, 金子 俊郎, 畠山 力三

    日本物理学会講演概要集 61 (2) 162-162 2006年8月18日

    出版者・発行元:一般社団法人日本物理学会

    ISSN:1342-8349

  36. 28pUC-3 局所電子サイクロトロン共鳴に伴うダブルレイヤー形成へのイオンフローエネルギーの効果(28pUC プラズマ基礎(非線形現象),領域2(プラズマ基礎・プラズマ科学・核融合プラズマ・プラズマ宇宙物理))

    高橋 和貴, 金子 俊郎, 畠山 力三

    日本物理学会講演概要集 61 (1) 216-216 2006年3月4日

    出版者・発行元:一般社団法人日本物理学会

    ISSN:1342-8349

  37. 01pC01 電子サイクロトロン周波数帯電磁波の偏波方向反転に伴うプラズマ電位構造形成(プラズマ基礎II)

    金子 俊郎, 高橋 和貴, 畠山 力三

    プラズマ・核融合学会年会予稿集 (23) 298-298 2006年

    出版者・発行元:プラズマ・核融合学会

  38. 28aB07P 不均一磁化プラズマ中ダブルレイヤー形成に関与する電子サイクロトロン波の伝搬特性(プラズマ基礎)

    高橋 和貴, 金子 俊郎, 畠山 力三, 福山 淳

    プラズマ・核融合学会年会予稿集 (23) 68-68 2006年

    出版者・発行元:プラズマ・核融合学会

  39. 29aB07P 大電力電子サイクロトロン波と低周波プラズマ波動の非線形結合特性(ミラー他)

    高橋 和貴, 金子 俊郎, 畠山 力三, 斉藤 輝雄, 立松 芳典, 野崎 潔, 町田 紀人, 貝塚 徹也, 中村 真理亜, 板倉 昭慶, 吉川 正志, 長 照二

    プラズマ・核融合学会年会予稿集 (23) 137-137 2006年

    出版者・発行元:プラズマ・核融合学会

  40. 22aWG-4 磁化プラズマ中イオンフローの生成・制御(プラズマ基礎(プラズマ生成・応用),領域2(プラズマ基礎・プラズマ科学・核融合プラズマ・プラズマ宇宙物理))

    高橋 和貴, 金子 俊郎, 畠山 力三

    日本物理学会講演概要集 60 (2) 126-126 2005年8月19日

    出版者・発行元:一般社団法人日本物理学会

    ISSN:1342-8349

  41. 01pC20P 1次元コードを用いた不均一磁化プラズマ中電子サイクロトロン波の偏波反転解析(プラズマ基礎)

    高橋 和貴, 福山 淳, 金子 俊郎, 畠山 力三

    プラズマ・核融合学会年会予稿集 (22) 213-213 2005年

    出版者・発行元:プラズマ・核融合学会

  42. 01aB03 大電力電子サイクロトロン共鳴加熱に伴う放射電磁波の非線形特性(ミラー他)

    金子 俊郎, 高橋 和貴, 斉藤 輝雄, 野崎 潔, 町田 紀人, 貝塚 徹也, 立松 芳典, 板倉 昭慶, 吉川 正志, 長 照二, 畠山 力三

    プラズマ・核融合学会年会予稿集 (22) 179-179 2005年

    出版者・発行元:プラズマ・核融合学会

  43. 14pQA-10 不均一磁化プラズマ中 ECR 周波数帯左旋偏波の局所減衰機構(プラズマ基礎 : 強結合, 非中性, 波動, 加熱, 領域 2)

    高橋 和貴, 金子 俊郎, 畠山 力三

    日本物理学会講演概要集 59 (2) 177-177 2004年8月25日

    出版者・発行元:一般社団法人日本物理学会

    ISSN:1342-8349

  44. 25pA06P 軸対称モード電子サイクロトロン波の偏波特性(プラズマ基礎, (社) プラズマ・核融合学会第21回年会)

    高橋 和貴, 金子 俊郎, 畠山 力三

    プラズマ・核融合学会年会予稿集 (21) 186-186 2004年

    出版者・発行元:プラズマ・核融合学会

  45. 31aZL-12 ECR 周波数帯円偏波の偏波方向反転に対するプラズマパラメータの効果

    高橋 和貴, 金子 俊郎, 畠山 力三

    日本物理学会講演概要集 58 (1) 249-249 2003年3月6日

    出版者・発行元:一般社団法人日本物理学会

    ISSN:1342-8349

  46. 28aA33P 有限境界プラズマ中ECR周波数帯左旋偏波の偏波方向反転機構(慣性核融合、プラズマ基礎・応用)

    高橋 和貴, 金子 俊郎, 畠山 力三

    プラズマ・核融合学会年会予稿集 (20) 231-231 2003年

    出版者・発行元:プラズマ・核融合学会

  47. 27aC34P 偏波方向反転に伴う左旋円偏波の電子サイクロトロン減衰(プラズマ基礎・応用)

    高橋 和貴, 金子 俊郎, 畠山 力三

    プラズマ・核融合学会年会予稿集 (19) 134-134 2002年

    出版者・発行元:プラズマ・核融合学会

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講演・口頭発表等 370

  1. 収束磁場を用いた線形ヘリコンプラズマ装置の特性評価

    寺西夢, 高橋和貴

    第40回 プラズマ・核融合学会 年会 2023年11月28日

  2. 電子反磁性効果による推力発生の実証

    角川颯哉, 高橋和貴

    第40回 プラズマ・核融合学会 年会 2023年11月28日

  3. 小型電気推進システムの開発~Water-Fueled Sputtering Propulsion~

    清水颯太, 高橋和貴

    第40回 プラズマ・核融合学会 年会 2023年11月29日

  4. 磁気ノズル中のプラズマダイナミクスと宇宙推進 招待有り

    高橋和貴

    第40回 プラズマ・核融合学会 年会 2023年11月29日

  5. Characterization of a linear helicon plasma device in convergent magnetic fields 国際会議

    Yume Teranishi, Kazunori Takahashi

    7th Asia-Pacific Conference on Plasma Physics 2023年11月16日

  6. Demonstrating a thrust generation by electrons in a magnetic nozzle rf plasma thruster 国際会議

    Soya Sumikawa, Kazunori Takahashi

    7th Asia-Pacific Conference on Plasma Physics 2023年11月14日

  7. Effect of a cusp magnetic field provided by a permanent magnet array on a magnetic nozzle plasma thruster performance 国際会議

    Yugo nakahama, Kazunori Takahashi

    7th Asia-Pacific Conference on Plasma PHysics 2023年11月15日

  8. Operating a magnetron sputtering electric propulsion device with a pulsed gaseous water propellant 国際会議

    Sota Shimizu, Kazunori Takahashi

    7th Asia-Pacific Conference on Plasma PHysics 2023年11月14日

  9. Experimental demonstration of diamagnetism enhanced by energetic electrons in a magnetic nozzle plasma 国際会議

    Kazunori Takahashi, Christine Charles, Rod W Boswell

    7th Asia-Pacific Conference on Plasma PHysics 2023年11月16日

  10. Magnetic nozzle rf plasma thruster: performance improvement and electron detachment 国際会議 招待有り

    Kazunori Takahashi, Christine Charles, Rod W Boswell

    7th Asia-Pacific Conference on Plasma PHysics 2023年11月14日

  11. 永久磁石アレイによるプラズマ損失抑制とヘリコンスラスタの性能改善の検証

    中濵友吾, 高橋和貴

    日本物理学会第78回年次大会 2023年9月17日

  12. 磁気ノズル中の高エネルギー電子による反磁性効果の検証

    高橋和貴, Christine Charles, Rod W Boswell

    日本物理学会第78回年次大会 2023年9月

  13. Electron-oriented thrust component in a magnetic nozzle

    Soya Sumikawa, Kazunori Takahashi

    The second International Fusion and Plasma Conference (iFPC 2023) and the 13th International Conference on Open Magnetic Systems for Plasma Confinement (OS 2023) 2023年8月22日

  14. Evaluation of a magnetic nozzle plasma thruster performance with a cusp magnetic field provided by a permanent magnets array

    Yugo nakahama, Kazunori Takahashi

    The second International Fusion and Plasma Conference (iFPC 2023) and the 13th International Conference on Open Magnetic Systems for Plasma Confinement (OS 2023) 2023年8月22日

  15. Performance assesment of a pulsed gaseous water-fueled magnetron sputtering source for a compact electric propulsion device

    Sota Shimizu, Kazunori Takahashi

    The second International Fusion and Plasma Conference (iFPC 2023) and the 13th International Conference on Open Magnetic Systems for Plasma Confinement (OS 2023) 2023年8月22日

  16. Cross-field inward electron transnport in a magnetic nozzle rf plasma thruster

    Kazunori Takahashi, Christine Charles, Rod W Boswell

    The second International Fusion and Plasma Conference (iFPC 2023) and the 13th International Conference on Open Magnetic Systems for Plasma Confinement (OS 2023) 2023年8月23日

  17. Fundamental studies and applications of magnetic nozzle plasma 招待有り

    Kazunori Takahashi

    International Conference on Phenomena in Ionized Gases XXXVth edition, 2023年7月13日

  18. Features of helicon waves in a non-uniform magnetic field

    Felicien Filleul, Antonella Caldarelli, Kazunori Takahashi, Rod Boswell, Christine Charles, Nicholas Rattenbury, John Cater

    The 49th European Conference on Plasma Physics 2023年7月7日

  19. 磁気ノズル中の内向き電子輸送を誘発する波動モードの計測

    高橋和貴, Christine Charles, Rod W. Boswell

    日本物理学会 2023年春季大会 2023年3月22日

  20. Magnetic nozzle radiofrequency plasma thruster 招待有り

    Kazunori Takahashi

    The 11th Asia Joint Conference on Propulsion and Power 2023年3月17日

  21. Magnetic nozzle rf plasma thruster 招待有り

    Kazunori Takahashi

    Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) workshop on helicon thruster 2023年2月3日

  22. 磁気ノズルRFプラズマスラスタの性能・物理に関する実験的研究の状況

    高橋和貴, Christine Charles, Rod W Boswell

    2022年度宇宙輸送シンポジウム 2023年1月13日

  23. Plasma Transport in a Magnetic Nozzle and Thruster Development 招待有り

    Kazunori Takahashi

    20th International Congress on Plasma Physics 2022年12月1日

  24. 発散磁場中を膨張する電⼦のポリトロープ指数

    高橋和貴, Christine Charles, Rod W Boswell

    第39回プラズマ・核融合学会 年会 2022年11月24日

  25. Magnetic nozzle radiofrequency plasma systems for space and industry 招待有り

    Kazunori Takahashi

    The 31st International Toki Conference on Plasma and Fusion Research 2022年11月10日

  26. 水を燃料に用いたマグネトロンスパッタリングによる推力発生の実証

    清水颯太, 高橋和貴

    第66回宇宙科学技術連合講演会 2022年11月3日

  27. 磁気ノズル中のプラズマ密度分布制御と推進性能に与える影響

    角川颯哉, 高橋和貴

    第66回宇宙科学技術連合講演会 2022年11月4日

  28. 磁気ノズルヘリコンスラスタの性能改善

    高橋和貴

    第66回宇宙科学技術連合講演会 2022年11月4日

  29. 磁気ノズルによるプラズマ膨張におけるエネルギー依存性の数値解析

    江本一磨, 高橋和貴, 鷹尾祥典

    第66回宇宙科学技術連合講演会 2022年11月4日

  30. Measurement of a thrust induced by water-fueled magnetron sputtering source

    Sota Shimizu, Kazunori Takahashi

    6th Asia Pacific Conference on Plasma Physics 2022年10月9日

  31. Effect of energetic tail component on a polytropic index of electrons expanding in a magnetic nozzle

    Kosuke Tsukuda, Kazunori Takahashi

    6th Asia Pacific Conference on Plasma Physics 2022年10月9日

  32. Density profile control of a magnetically expanding plasma and its impact on a plasma thruster

    Soya Sumikawa, Kazunori Takahashi

    The 75th Annual Gaseous Electronics Conference 2022年10月4日

  33. Characterization of a 2 MHz magnetically expanding RF plasma source for thruster development

    Thanatith Nakul, Kazunori Takahashi

    The 75th Annual Gaseous Electronics Conference 2022年10月7日

  34. The Blue Core Paradigm 招待有り

    Rod Boswell, Felicien Filleul, Antonella Caldarelli, Christine Charles, Kazunori Takahashi, Alex Bennet

    The 75th Annual Gaseous Electronics Conference 2022年10月3日

  35. Radiofrequency plasma thrusters and related studies 招待有り

    Christine Charles, Dimitrios Tsifakis, Rod Boswell, Kazunori Takahashi, Robert Georges, Jessica Benedicto, Eric Rius, Noel Smith, Paul Tesch

    The 75th Annual Gaseous Electronics Conference 2022年10月6日

  36. Numerical investigation on plasma expansion and particle energy in a magnetic nozzle

    Kazuma Emoto, Kazunori Takahashi, Yoshinori Takao

    The 75th Annual Gaseous Electronics Conference 2022年10月7日

  37. Assessment of cross-field electron transport in a magnetic nozzle

    Kazunori Takahashi, Christine Charles, Rod Boswell

    The 75th Annual Gaseous Electronics Conference 2022年10月7日

  38. Measurement of a thrust induced by water-fueled magnetron sputtering source

    Sota Shimizu, Kazunori Takahashi

    The 75th Annual Gaseous Electronics Conference 2022年10月5日

  39. 磁気ノズル高周波プラズマ推進機における電子内向き輸送の観測

    高橋和貴, Christine Charles, Rod Boswell

    日本物理学会 2022年秋季大会 2022年9月14日

  40. Helicon plasmas, magnetic nozzles 招待有り

    Kazunori Takahashi

    Online low temperature plasma seminar 2022年4月19日

  41. Experimental investigation on a magnetically-steered radiofrequency plasma thruster

    Ryoji Imai, Kazunori Takahashi

    33rd International Symposium on Space Technology and Science 2022年3月3日

  42. A magnetic nozzle rf plasma thruster - performance improvement and rf system development - 国際会議

    Kazunori Takahashi, Ryoji Imai, Kengo Hanaoka

    33rd International Symposium on Space Technology and Science 2022年3月3日

  43. Magnetic nozzles and plasma plumes 招待有り

    Kazunori Takahashi, Christine Charles, Rod Boswell

    ExB Plasma Workshop 2022 2022年2月18日

  44. 無電極プラズマスラスタのエネルギー損失に関する数値解析

    江本一磨, 高橋和貴, 鷹尾祥典

    第22回 宇宙輸送シンポジウム 2022年1月13日

  45. 磁気ノズル加速におけるエネルギー輸送の数値解析

    江本一磨, 高橋和貴, 鷹尾祥典

    第38回 プラズマ・核融合学会 年会 2021年11月23日

  46. Development of a 2 MHz band RF plasma source for large diameter helicon plasma thruster

    ナーグル タナーテット, 高橋和貴

    第38回 プラズマ・核融合学会 年会 2021年11月22日

  47. 磁気ノズル中電子ビーム励起プラズマの熱力学膨張過程

    佃耕介, 高橋和貴

    第38回 プラズマ・核融合学会 年会 2021年11月22日

  48. 磁気ステアリングによるヘリコンスラスタの多方向への推力偏向

    今井涼二, 高橋和貴

    第38回 プラズマ・核融合学会 年会 2021年11月22日

  49. 磁気ノズル中の電子の動的輸送ダイナミクス

    高橋和貴

    第38回 プラズマ・核融合学会 年会 2021年11月24日

  50. 下流シースを除去した磁気ノズルRFプラズマスラスタの数値計算

    江本一磨, 高橋和貴, 鷹尾祥典

    第65回宇宙科学技術連合講演会 2021年11月11日

  51. Fully kinetic simulations of a magnetic nozzle radiofrequency plasma thruster using an open axial boundary condition

    Kazuma Emoto, Kazunori Takahashi, Yoshinori Takao

    The 74th Annual Gaseous Electronics Conference 2021年10月8日

  52. Measurements of axial and horizontal thrusts in a magnetically steered radiofrequency plasma thruster

    Ryoji Imai, Kazunori Takahashi

    The 74th Annual Gaseous Electronics Conference 2021年10月8日

  53. Recent performance improvement of a magnetic nozzle rf plasma thruster

    Kazunori Takahashi

    The 74th Annual Gaseous Electronics Conference 2021年10月8日

  54. Deflected thrust vector of a magnetically steered radiofrequency plasma thruster

    Ryoji Imai, Kazunori Takahashi

    5th Asia Pacific Conference on Plasma Physics 2021年9月29日

  55. Momentum and energy lost to the wall in a magnetic nozzle plasma thruster and performance improvement 招待有り

    Kazunori Takahashi

    5th Asia Pacific Conference on Plasma Physics 2021年9月29日

  56. Expansion of a helicon plasma in a magnetic nozzle and space thruster 招待有り

    Kazunori Takahashi

    First Helicon Plasma Physics and Applications Workshop 2021年9月24日

  57. Development of a 2 MHz band high-power RF plasma source for large diameter helicon plasma thruster

    ナーグル タナーテット, 高橋和貴, 安藤晃

    2021年度 電気関係学会東北支部連合大会 2021年8月27日

  58. Electron thermodynamics in a high-density plasma interacting with a magnetic nozzle

    佃耕介, 高橋和貴, 安藤晃

    2021年度 電気関係学会東北支部連合大会 2021年8月27日

  59. Investigation of Momentum Flux Lost to a Lateral Wall in an Electrodeless RF Plasma Thruster

    Kazuma Emoto, Kazunori Takahashi, Yoshinori Takao

    AIAA Propulsion and Energy 2021 Forum 2021年8月

  60. 開放境界条件を用いた磁気ノズル加速のPIC-MCC計算

    江本一磨, 高橋和貴, 鷹尾祥典

    STEシミュレーション研究会・KDKシンポジウム 合同研究会 2021年3月30日

  61. 境界における非局所性及び動的液体金属-プラズマ接触実験

    高橋和貴

    日本物理学会 第76回年会 2021年3月12日

  62. Numerical Investigation of Energy Loss in a Magnetic Nozzle Thruster

    Kazuma Emoto, Kazunori Takahashi, Yoshinori Takao

    The 10th Asian Joint Conference on Propulsion and Power 2021年3月

  63. 磁気ノズル中の電子エネルギー分布関数:等温-断熱膨張の変化

    高橋和貴, Christine Charles, Rod W Boswell

    2020年度宇宙輸送シンポジウム 2021年1月14日

  64. 磁気ステアリングを用いたヘリコンスラスタの推力ベクトル制御

    今井涼二, 高橋和貴, 安藤晃

    2020年度宇宙輸送シンポジウム 2021年1月14日

  65. 磁気ノズル加速における電磁気力と運動量増分の数値解析

    江本一磨, 高橋和貴, 鷹尾祥典

    2020年度宇宙輸送シンポジウム 2021年1月14日

  66. 磁気ステアリングによるヘリコンスラスタの推力ベクトル制御の検証

    今井涼二, 高橋和貴

    第37回プラズマ・核融合学会年会 2020年12月1日

  67. 磁気ノズルプラズマスラスタにおけるエネルギー輸送の数値解析

    江本一磨, 高橋和貴, 鷹尾祥典

    第37回プラズマ・核融合学会年会 2020年12月1日

  68. ヘリコン波プラズマを用いた宇宙工学と地上産業応用

    高橋和貴

    第37回プラズマ・核融合学会年会 2020年12月1日

  69. 自動周波数制御型RF システムとエッチング装置開発

    花岡健吾, 高橋和貴, 山田康平, 山本直子, 薮田勇気, 孫宇, 片橋龍一, 亀井龍一郎, 大滝英司, 田中信明, 原史朗

    ファブシステム研究会 令和二年臨時総会 2020年11月6日

  70. Direct measurement of a thrust induced by sputtered materials in magnetron-type plasma sources

    Hidemasa Miura, Kazunori Takahashi, And Akiro

    4th Asia-Pacific Conference on Plasma Physics 2020年10月27日

  71. Testing a scallop free vertical silicon etching by using a fast- and automatically- controlled RF plasma source

    Kengo Hanaoka, Kazunori Takahashi, And Akiro

    4th Asia-Pacific Conference on Plasma Physics 2020年10月27日

  72. Thermodynamics of electrons expanding in a magnetic nozzle 招待有り

    Kazunori Takahashi

    4th Asia Pacific Conference on Plasma Physics 2020年10月26日

  73. ヘリコンスラスタ開発と自動制御高周波システム

    高橋和貴, 花岡健吾, 今井 涼二

    第64回宇宙科学連合大会 2020年10月27日

  74. 磁気ノズルプラズマスラスタの粒子計算による反磁性ドリフト電流分布の評価

    江本一磨, 高橋和貴, 鷹尾祥典

    第64回宇宙科学連合大会 2020年10月27日

  75. Investigaion of the electromagnetic force and momentum gain in a magnetic nozzle plasma thruster

    Kazuma Emoto, Kazunori Takahashi, Yoshinori Takao

    The 73rd Annual Gaseous Electronics Conference 2020年10月8日

  76. Plasma expansion in a magnetic nozzle thruster 招待有り

    Kazunori Takahashi

    The 73rd Annual Gaseous Electronics Conference 2020年10月7日

  77. 周波数制御型ヘリコンプラズマ源の開発と応用

    高橋和貴, 花岡健吾, 安藤晃

    第36回 プラズマ・核融合学会 年会 2019年11月29日

  78. 金属スパッタリングによる放出運動量計測と小型電気推進応用

    三浦英将, 高橋和貴

    第36回 プラズマ・核融合学会 年会 2019年11月29日

  79. 磁気ノズルRFプラズマスラスタ開発の現状 招待有り

    高橋和貴

    第5回宇宙太陽発電(SSPS)シンポジウム 2019年11月22日

  80. Axial and radial momentum fluxes lost to a radial wall of a helicon plasma thruster

    Takeharu Sugawara, Kazunori Takahashi, Akira Ando

    3rd Asia-Pacific Conference on Plasma Physics 2019年11月5日

  81. Many aspects of plasma expansion physics in the magnetic nozzle and space applications 招待有り

    Kazunori Takahashi

    3rd Asia-Pacific Conference on Plasma Physics 2019年11月7日

  82. ヘリコンプラズマのミニマルファブ応用 招待有り

    Kazunori Takahashi

    ファブシステム研究会 2019年10月4日

  83. Performance improvement of a magnetic nozzle plasma thruster 国際会議

    Kazunori Takahashi, Yoshinori Takao, Akira Ando

    36th International Electric Propulsion Conference 2019年9月

  84. Laboratory demonstration of a bidirectional helicon plasma thruster for space debris removal 国際会議

    Kazunori Takahashi, Christine Charles, Rod Boswell, Akira Ando

    36th International Electric Propulsion Conference 2019年9月

  85. Direct measurement of thrust induced by sputtered materials for a compact electric propulsion device

    三浦英将, 高橋和貴, 安藤晃

    2019年度 電気関係学会東北支部連合大会 2019年8月

  86. The pulse-controlled helicon plasma source for the silicon etching

    花岡健吾, 高橋和貴, 安藤晃

    2019年度 電気関係学会東北支部連合大会 2019年8月

  87. Development of automatically-controlled compact rf plasma source and its application 国際会議 招待有り

    Kazunori Takahashi

    KAIST Workshop on the next generation RF plasma sources 2019年7月

  88. Minimal multi-target helicon sputtering tool 国際会議

    Kazunori Takahashi, Taichi Saito, Akira Ando, Shiro Hara

    15th International Symposium on Sputtering & Plasma Processes 2019年6月

  89. 高速自動マッチングが可能な小型RF電源とミニマルMEMSエッチャー開発

    花岡健吾, 高橋和貴, 安藤晃, 山田康平, 田中信明, 大滝英司, 原史朗

    ファブシステム研究会 平成31年度定期総会 2019年4月

  90. Negative beam oscillation of RF source at Tohoku University 国際会議

    Kazunori Takahashi

    Meeting on collaborations between IPP Garhing and NIFS on the negative ion beam source 2019年3月

  91. ヘリコンスラスタからの双方向プラズマ運動量放出とスペースデブリ除去

    高橋和貴, Christine Charles, Rod Boswell, 安藤晃

    日本物理学会 第74回年次大会 2019年3月

  92. ヘリコンスラスタ内壁への局所運動量損失ベクトルの分布評価

    菅原丈晴, 高橋和貴, 鷹尾祥典, 安藤晃

    日本物理学会 第74回年次大会 2019年3月

  93. 小型高周波プラズマ源を用いた実用化装置開発

    髙橋 和貴

    プラズマ流の基礎と応用に関する研究会 2019年2月

  94. Development of a compact, frequency-tuned, and pulsed helicon plasma source for silicon etching 国際会議

    Kengo Hanaoka, Kazunori Takahashi, Akira Ando, Shiro Hara

    15th International Symposium on Sputtering & Plasma Processes 2019年

  95. ヘリコン波プラズマ技術を用いたミニマルファブ用超高速マルチスパッタ装置の開発 招待有り

    髙橋 和貴

    ミニマル3DICファブ開発研究会 第76回コア開発会議 2019年1月

  96. Development of a Minimal multi-target helicon sputtering tool 国際会議

    Kazunori Takahashi

    International Symposium on Semiconductor Manufacturing 2018年12月

  97. Inhibition of substrate heating in a Minimal Multi-Target Helicon sputtering tool 国際会議

    Taichi Saito, Kazunori Takahashi, Akira Ando, Shiro Hara

    International Symposium on Semiconductor Manufacturing 2018年12月

  98. イオンビーム源へのRF電位振動重畳実験

    今義毅, 高橋和貴, 木﨑雅志, 中野治久, 永岡賢一, 津守克嘉, 安藤晃

    2018年度負イオン研究会 2018年12月

  99. 磁気ノズルRFプラズマ中の物理現象と宇宙応用 招待有り

    髙橋 和貴

    プラズマ・核融合学会 九州山口支部大会 2018年12月

  100. ミニマル・マルチターゲット・ヘリコンスパッタ装置 招待有り

    髙橋 和貴

    SEMICON JAPAN2018 ミニマルファブ講演会 2018年12月

  101. Vector-resolved measurement of a local plasma momentum in a helicon plasma thruster 国際会議

    Takeharu Sugawara, Kazunori Takahashi, Yoshinori Takao, Akira Ando

    2nd Asia-Pasific Conference on Plasma Physics 2018年11月

  102. Enhanced plasma density downstream of an rf plasma source by enlarging an open source exit 国際会議

    Taichi Saito, Kazunori Takahashi, Akira Ando

    2nd Asia-Pasific Conference on Plasma Physics 2018年11月

  103. Adiabatic expansion of electrons in a magnetic nozzle 国際会議

    Kazunori Takahashi, Christine Charles, Rod W Boswell, Akira Ando

    2nd Asia-Pasific Conference on Plasma Physics 2018年11月

  104. Investigation of neutral depletion and propulsion performance in electrodeless RF plasma thrusters

    Yoshinori Takao, Kazuki Takase, Sora Yoshikawa, Kazunori Takahashi

    71st Annual Gaseous Electronics Conference 2018年11月

  105. Laboratory experiments on a plasma-flow-state transition from diverging to stretching a magnetic nozzle 国際会議

    Kazunori Takahashi, Akira Ando

    71st Annual Gaseous Electronics Conference 2018年11月

  106. Adiabatic expansion of electron gas interacting with a magnetic nozzle 国際会議

    Kazunori Takahashi, Christine Charles, Rod W Boswell, Akira Ando

    71st Annual Gaseous Electronics Conference 2018年11月

  107. ヘリコンスラスタ中のエネルギー分布関数と推力計測 招待有り

    髙橋 和貴

    電気推進夏の学校 2018年10月

  108. ヘリコンスラスタ中のプラズマ物理現象とRFシステム開発

    高橋和貴, Christine Charles, Rod Boswell, 鷹尾祥典, 菅原丈晴, 斎藤太地, 高瀬一樹, 安藤晃

    第62回宇宙科学技術連合講演会 2018年10月

  109. ヘリコンスラスタ中の局所プラズマ運動量ベクトル計測法の開発

    菅原丈晴, 高橋和貴, 鷹尾祥典, 安藤晃

    第62回宇宙科学技術連合講演会 2018年10月

  110. 弱磁場ヘリコンプラズマを用いたマルチスパッタ装置

    齋藤太地, 高橋和貴, 安藤晃, 遠藤伸吾, 原谷和徳, 千葉隼人, 青木貴博, 横山紀夫, 川崎弘幸, 薮田勇気, 水口寿史, 佐藤仁紀, 酒井康憲, 孫宇, 亀井龍一郎, 原史朗

    ファブシステム研究会 平成30年度臨時総会 2018年10月

  111. 高周波電場を重畳した直流方式イオン源からのビームの特性

    今義毅, 高橋和貴, 木﨑雅志, 中野治久, 永岡賢一, 津守克嘉, 安藤晃

    日本物理学会2018年秋季大会 2018年9月

  112. 磁気ノズル中電子の断熱膨張過程の観測

    高橋和貴, Christine Charles, Rod Boswell, 安藤晃

    日本物理学会 2018年秋季大会 2018年9月

  113. Development of a momentum vector measurement instrument in a helicon plasma thruster

    菅原丈晴, 高橋和貴, 鷹尾祥典, 安藤晃

    平成30年度電気関係学会東北支部連合大会 2018年9月

  114. Standing helicon induced by a rapidly bent magnetic field in plasmas 国際会議

    Kazunori Takahashi, Sho Takayama, Akira Ado

    Japan-Germany Workshop on Negative Ion Source 2018年6月

  115. 弱磁場ヘリコンプラズマを用いたマルチスパッタ装置

    齋藤太地, 高橋和貴, 安藤晃, 遠藤伸吾, 原谷和徳, 千葉隼人, 青木貴博, 横山紀夫, 川崎弘幸, 薮田勇気, 水口寿史, 佐藤仁紀, 酒井康憲, 孫宇, 亀井龍一郎, 原史朗

    ファブシステム研究会 平成30年度定期総会 2018年4月

  116. 境界・遷移条件が関与する磁気ノズルプラズマ流ダイナミクス

    髙橋 和貴

    日本物理学会 第73回年次大会 2018年3月

  117. ヘリコンプラズマを用いたスペースデブリ除去の室内実験

    高橋和貴, Christine Charles, Rod Boswell, 安藤晃

    H29年度宇宙輸送シンポジウム 2018年1月

  118. プラズマ流による磁気ノズル発散・伸長の室内実験

    高橋和貴, 安藤晃

    Plasma Conference 2017 2017年11月20日

  119. Effect of a magnetic Laval nozzle to the thrust performance on an MPD thruster

    Hiroaki Nabuchi, Kiyotaka Suzuki, Yohei Kobayashi, Atsushi Komuro, Kazunori Takahashi, Akira Ando

    25th International TOKI Conference (ITC-25) 2017年11月3日

  120. Characteristics of a large diameter RF negative ion source

    Yuko Sasaki, Sho Takayama, Haruhisa Nakano, Atsushi Komuro, Kazunori Takahashi, Akira Ando

    25th International TOKI Conference (ITC-25) 2017年11月3日

  121. 外部磁場制御を用いたミニマルヘリコンスパッタ装置の開発

    齋藤太地, 高橋和貴, 安藤晃, 原史朗

    Plasma Conference 2017 2017年11月

  122. Improvement of Propulsion Performance by Gas Injection and External Magnetic Field in Electrodeless Plasma Thrusters 国際会議

    Kazuki Takase, Kazunori Takahashi, Yoshinori Takao

    35th International Electric Propulsion Conference 2017年10月

  123. Laboratory demonstration of space debris removal by a bi-directional helicon plasma thruster 国際会議

    Kazunori Takahashi, Christine Charles, Rod W Boswell, Akira Ando

    International Astronautical Congress 2017 2017年9月25日

  124. The mini-helicon plasma thruster for ‘CubeSat’ nano-satellites: experiments and simulations 国際会議

    Alex Bennet, Kazunori Takahashi, Christine Charles, Andrew Bish, Rod Boswell, Robert Georges, Abdessamad Benidar

    68th International Astronautical Congress 2017 2017年9月

  125. Revisiting the thermodynamics of collisionless plasma expansion in solar magnetic funnels 国際会議

    Rod Boswell, Y. Zhang, C. Charles, K. Takahashi

    68th International Astronautical Congress 2017 2017年9月

  126. Localized electron heating and cooling in a magnetic-filtered standing helicon source 国際会議

    Kazunori Takahashi

    IUMRS-ICAM 2017 (The 15th International Conference on Advanced Materials) 2017年8月27日

  127. ヘリコンスラスタ中の高密度プラズマ生成に伴う軸方向運動量損失

    高橋和貴, 鷹尾祥典, 安藤晃

    日本物理学会 第72回年次大会 2017年3月17日

  128. 発散磁場配下ヘリコンプラズマ中の高温電子発生特性

    赤星晃, 高橋和貴, 小室淳史, 安藤晃

    日本物理学会 第72回年次大会 2017年3月17日

  129. Plasma dynamics and momentum conversion in magnetic nozzle plasma thruster 国際会議

    Kazunori Takahashi, Christine Charles, Rod Boswell, Trevor Lafleur, Amnon Fruchtman, Yoshinori Takao, Akira Ando

    13th Asia Pacific Physics Conference 2016年12月4日

  130. Approaching the Theoretical Limit of Diamagnetic-Induced Momentum in a Rapidly Diverging Magnetic Nozzle, PRL 110 (2013) 195003 国際会議

    Kazunori Takahashi, Christine Charles, Rod Boswell

    13th Asia Pacific Physics Conference 2016年12月4日

  131. 磁気ノズルヘリコンプラズマ中の高温電子発生・輸送特性

    赤星晃, 高橋和貴, 小室淳史, 安藤晃

    プラズマ核融合学会第33回年会 2016年11月29日

  132. 磁気フィルタに起因する定在波ヘリコン励起と電子加熱

    高橋和貴, 高山頌, 小室祥典, 安藤晃

    プラズマ核融合学会第33回年会 2016年11月29日

  133. ヘリコンMPDスラスタにおける中性粒子枯渇に伴う超音速プラズマ流誘起と制御

    橋詰太一郎, 高橋和貴, 小室淳史, 安藤晃

    プラズマ核融合学会第33回年会 2016年11月29日

  134. 高周波負イオンビーム源開発へ向けたフィラメント放電中RFシース生成・制御実験

    増澤慶汰, 佐々木佑晃, 高橋和貴, 中野治久, 永岡賢一, 小室淳史, 安藤晃, 津守克嘉

    プラズマ核融合学会第33回年会 2016年11月29日

  135. 大口径高周波水素負イオン源におけるプラズマ生成評価

    佐々木佑晃, 増澤慶汰, 小室淳史, 高橋和貴, 安藤晃

    プラズマ核融合学会第33回年会 2016年11月29日

  136. ラバール型磁気ノズル印加型MPDスラスタにおける放電電流分布計測とプラズマ加速への効果

    名渕弘晃, 千葉大幹, 小室淳史, 高橋和貴, 安藤晃

    プラズマ核融合学会第33回年会 2016年11月29日

  137. 小型ヘリコンプラズマ源を用いた高速反応性シリコンエッチング

    仲野雄大, 高橋和貴, 小室淳史, 安藤晃

    プラズマ核融合学会第33回年会 2016年11月29日

  138. Standing helicon induced by a rapidly bent magnetic field in plasmas 国際会議

    Kazunori Takahashi, Sho Takayama, Atsushi Komuro, Akira Ando

    69th Annual Gaseous Electronics Conference 2016年10月10日

  139. Effect of plasma distribution on propulsion performance in electrodeless plasma thrusters 国際会議

    Yoshinori Takao, Kazuki Takase, Kazunori Takahashi

    69th Annual Gaseous Electronics Conference 2016年10月10日

  140. Neutral-depletion-induced asymmetric plasma density profile and momentum transport in a helicon thruster 国際会議

    Kazunori Takahashi, Yoshinori Takao, Aiki Chiba, Akira Ando

    69th Annual Gaseous Electronics Conference 2016年10月10日

  141. Non-locality, adiabaticity, thermodynamics and electron energy probability functions 国際会議

    Roderick Boswell, Yunchao Zhang, Christine Charles, Kazunori Takahashi

    69th Annual Gaseous Electronics Conference 2016年10月10日

  142. 高周波水素負イオン源中の磁気フィルタによる定在波ヘリコン励起と電子加熱・冷却

    高橋和貴, 高山頌, 小室淳史, 安藤晃

    日本物理学会 2016年秋季大会 2016年9月13日

  143. ヘリコンMPDスラスタにおける中性粒子枯渇に伴う超音速プラズマ流誘起

    橋詰太一郎, 高橋和貴, 小室淳史, 安藤晃

    日本物理学会 2016年秋季大会 2016年9月13日

  144. Neutral depletion effect on a helicon thurster performance 国際会議

    Kazunori Takahashi, Yoshinori Takao, Akira Ando

    18th International Congress on Plasma Physics 2016年6月27日

  145. Plasma momentum imparted by a magnetic nozzle helicon plasma 国際会議

    Kazunori Takahashi

    18th International Congress on Plasma Physics 2016年6月27日

  146. Generation of a long-pulsed, high density, and supersonic plasma flow in a helicon magnetoplasmadynamic thruster 国際会議

    Taichiro Hashizume, Kazunori Takahashi, Atsushi Komuro, Akira Ando

    18th International Congress on Plasma Physics 2016年6月27日

  147. 変形磁場の導入による定在波ヘリコンの励起

    高橋和貴, 高山頌, 小室淳史, 安藤晃

    電気学会プラズマ研究会 2016年5月26日

  148. ヘリコンMPDプラズマスラスタの大電力化による超音速プラズマ流の生成と特性

    橋詰太一郎, 高橋和貴, 小室淳史, 安藤晃

    日本物理学会 第71回年次大会 2016年3月19日

  149. 強磁場印可ヘリコンプラズマスラスタの磁気ノズルプラズマ流特性と推力発生

    高橋和貴, Amnon Fruchtman, Christine Charles, Rod Boswell, 小室淳史, 安藤晃

    日本物理学会 第71回年次大会 2016年3月19日

  150. ラバール型磁気ノズル印加型MPD推進機の推進性能に対する推進剤ガス種の効果

    名渕弘晃, 小林洋平, 千葉大幹, 小室淳史, 高橋和貴, 安藤晃

    日本物理学会 第71回年次大会 2016年3月19日

  151. 大口径高周波水素負イオン源における負イオン生成とセシウム添加効果

    佐々木佑晃, 高山頌, 増澤慶汰, 小室淳史, 高橋和貴, 安藤晃

    日本物理学会 第71回年次大会 2016年3月19日

  152. 収束磁場ヘリコンプラズマ源を用いた高速シリコンエッチャー開発

    仲野雄大, 高橋和貴, 小室淳史, 安藤晃

    平成28年電気学会全国大会 2016年3月16日

  153. 収束磁場ヘリコンプラズマ源を用いた高速シリコンエッチャー開発

    仲野雄大, 高橋和貴, 小室淳史, 安藤晃

    平成28年度電気学会全国大会 2016年3月16日

  154. 実験室プラズマによる宇宙プラズマ現象模擬実験について -LAPD装置のコーラス現象と高β超音速プラズマの可能性-

    高橋和貴

    実験室・宇宙プラズマ研究会 「乱流・輸送・粒子加速」 2016年3月8日

  155. 磁気ノズルプラズマ流における運動量変換過程と磁場の変形現象

    高橋和貴

    平成27年度 宇宙科学に関する室内実験シンポジウム 2016年2月23日

  156. ヘリコンMPDスラスタのロングパルス化による安定作動と推力測定

    橋詰太一郎, 高橋和貴, 小室淳史, 安藤晃

    平成27年度 宇宙輸送シンポジウム 2016年1月14日

  157. ヘリコンスラスタ推進性能への中性粒子枯渇の影響と改善

    高橋和貴, 千葉愛貴, 鷹尾祥典, 安藤晃

    平成27年度 宇宙輸送シンポジウム 2016年1月14日

  158. ヘリコンスラスタの推進機構

    高橋和貴

    プラズマ・核融合学会 第32回年回 2015年11月24日

  159. 磁気ノズルヘリコンスラスタの運動量輸送・変換過程へのガス種の効果

    千葉愛貴, 高橋和貴, 小室淳史, 安藤晃

    プラズマ・核融合学会 第32回年回 2015年11月24日

  160. 高周波水素負イオン源における電子エネルギー分布計測と駆動周波数の効果

    高山頌, 佐々木佑晃, 小室淳史, 高橋和貴, 安藤晃

    プラズマ・核融合学会 第32回年回 2015年11月24日

  161. Direct identification of axial plasma momentum in a magnetic nozzle helicon plasma 国際会議

    Kazunori Takahashi, Aiki Chiba, Atsushi Komuro, d Akira

    57th Annual Meeting of the APS Division of Plasma Physics 2015年11月16日

  162. Magnetic nozzle helicon plasma thruster 国際会議

    Kazunori Takahashi

    PLASAS-7 2015年11月6日

  163. Plasma discharge characteristics in compact SF6 radio-frequency plasma source for plasma etching application 国際会議

    The 68th Annual Gaseous Electronics Conference 2015年10月12日

  164. 磁気ノズルヘリコンプラズマスラスタ中の周方向電流評価

    千葉愛貴, 高橋和貴, 小室淳史, 安藤晃

    日本物理学会 2015年 秋季大会 2015年9月16日

  165. ヘリコンプラズマスラスターにおける中性粒子枯渇現象とプラズマ分布の時空間発展

    高橋和貴, 小室淳史, 安藤晃

    日本物理学会 2015年 秋季大会 2015年9月16日

  166. Effect of propellant species on thrust imparted by a helicon plasma thruster 国際会議

    Aiki Chiba, Kazunori Takahashi, Atsushi Komuro, Akira Ando

    34th International Electric Propulsion Conference 2015年7月4日

  167. Non-Local Electron Energy Probability Function in a Plasma Expanding along a Magnetic Nozzle 国際会議

    Rod Boswell, Kazunori Takahashi, Christine Charles, Igor Kaganovich

    34th International Electric Propulsion Conference 2015年7月4日

  168. Recent Progress of a Helicon Plasma Thruster Development 国際会議

    Kazunori Takahashi, Atsushi Komuro, Akira Ando

    34th International Electric Propulsion Conference 2015年7月4日

  169. Helicon Magnetoplasmadynamic Plasma Thruster for Large Thrust and High Specific Impulse Electric Propulsion 国際会議

    Kazunori Takahashi, Atsushi Komuro, Akira Ando

    34th International Electric Propulsion Conference 2015年7月4日

  170. マッチャ―レスミニマルエッチング装置の開発

    ミニマルファブシステム総会 2015年4月16日

  171. ヘリコンMPDスラスタによる低気圧高密度プラズマの生成と特性

    高橋和貴, 小室淳史, 安藤晃

    日本物理学会第70回年次大会 2015年3月21日

  172. ヘリコンプラズマ生成部における運動量損失とイオン質量の効果

    千葉愛貴, 高橋和貴, 小室淳史, 安藤晃

    日本物理学会第70回年次大会 2015年3月21日

  173. 無電極磁気ノズルヘリコンプラズマスラスター

    高橋和貴

    第18回若手科学者によるプラズマ研究会 2015年3月4日

  174. ヘリコンプラズマスラスター推進性能の推進剤ガス種依存性

    千葉愛貴, 高橋和貴, 小室淳史, 安藤 晃

    Plasma Conference 2014 2014年11月19日

  175. 高周波水素負イオン源におけるプラズマ基礎特性の周波数依存性

    高山 頌, 小水内 翔太, 小室 淳史, 高橋 和貴, 安藤 晃

    Plasma Conference 2014 2014年11月18日

  176. 磁気ノズルヘリコンプラズマ中の粒子挙動と無電極電気推進機の開発

    高橋和貴

    Plasma Conference 2014 2014年11月18日

  177. Magnetic nozzle plasma thruster for space travel: middle power helicon and high power helicon mpd thrusters 国際会議

    Kazunori Takahashi

    PLASAS-6 2014年10月18日

  178. 磁気ノズルヘリコンMPD放電による低気圧高密度プラズマ流の生成

    高橋和貴, 安藤晃

    第10回 核融合エネルギー連合講演会 2014年6月19日

  179. 高周波負イオン源のプラズマ駆動周波数の効果

    髙山頌, 小水内翔太, 小室淳史, 高橋和貴, 安藤晃

    第10回 核融合エネルギー連合講演会 2014年6月19日

  180. Electron/Ion energy distribution function in the rf driven plasmas 国際会議

    Kazunori Takaahshi

    Korea-Japan collaborative workshop on negative ion beam at Korean Atomic Energy Research Institute 2014年5月13日

  181. ヘリコンプラズマスラスタの推進性能に対する動作ガス種の効果

    千葉愛貴, 高橋和貴, 安藤 晃

    電気学会 プラズマ研究会 2014年5月9日

  182. 大電力磁気ノズルプラズマスラスタへ向けたヘリコンおよびヘリコンMPDスラスタの開発状況

    高橋和貴, 千葉愛貴, 安藤晃

    電気学会 プラズマ研究会 2014年5月9日

  183. 磁気ノズル中のプラズマ流運動量の直接計測と電気推進機の開発

    高橋和貴, Christine Charles, Rod Boswell, 安藤晃

    日本地球惑星科学連合 連合大会 2014年大会 2014年4月28日

  184. 有磁場型・高周波高密度プラズマ生成制御のミニマル応用

    高橋和貴

    ミニマルプラズマ講演会 2014年4月22日

  185. 理想磁気ノズルヘリコンスラスタの推力計測へ向けた強磁場ヘリコンプラズマ生成

    高橋和貴, 佐藤大樹, 高木浩一, 安藤晃

    日本物理学会 第69回年次大会 2014年3月27日

  186. MPD推進におけるラバール磁場重畳効果

    鈴木清孝, 伊澤裕紀, 小林洋平, 星野優介, 高橋和貴, 安藤晃

    日本物理学会 第69回年次大会 2014年3月27日

  187. A high power FET-based radiofrequency plasma source for a negative hydrogen ion source 国際会議

    Shota Komizunai, Kohei Oikawa, Yuta Saito, Kazunori Takahashi, Akira Ando

    9th International Conference on Reactive Plasmas and 31st Symposium on Plasma Processing 2014年2月3日

  188. Easy and quick measurements of electron temperature and plasma density by a sheath compensated Langmuir probe 国際会議

    Kazunori Takahashi, Hiroki Higashiyama, Koichi Takaki, Akira Ando

    9th International Conference on Reactive Plasmas and 31st Symposium on Plasma Processing 2014年2月3日

  189. Temporal- and spatial ion distribution of carbon shunting arc 国際会議

    Koichi Takaki, Takumi Konishi, Ryota Mikawa, Kazunori Takahashi, Ken Yukimura

    9th International Conference on Reactive Plasmas and 31st Symposium on Plasma Processing 2014年2月3日

  190. Gas-liquid plasma discharge in bubbled water and application to sterilization 国際会議

    Ryosuke Ohno, Guanyang Tang, Kazunori Takahashi, Akira Ando

    9th International Conference on Reactive Plasmas and 31st Symposium on Plasma Processing 2014年2月3日

  191. Direct measurement of thrust components arising from physical boundaries and a magnetic nozzle in a helicon plasma thruster 国際会議

    Kazunori Takahashi

    9th International Conference on Reactive Plasmas and 31st Symposium on Plasma Processing 2014年2月3日

  192. ラバール型磁気ノズル重畳によるMPD推力増加

    鈴木清孝, 伊澤裕紀, 小林洋平, 高橋和貴, 安藤晃

    平成25年度 宇宙輸送シンポジウム 2014年1月16日

  193. 無電極磁気ノズルヘリコンスラスター

    高橋和貴, Christine Charles, Rod Boswell, 千葉愛貴, 安藤晃

    平成25年度 宇宙輸送シンポジウム 2014年1月16日

  194. 小型VASIMR推進に向けた無電極プラズマ装置の開発

    星野優介, 伊澤裕紀, 鈴木清孝, 松浦宏太, 高橋和貴, 安藤晃

    平成25年度 宇宙輸送シンポジウム 2014年1月16日

  195. 静電プローブによるプラズマ計測とエネルギー分布関数

    高橋和貴

    平成25年度 宇宙輸送シンポジウム 2014年1月16日

  196. IGBTを用いた強磁場発生とヘリコンソースへの適用

    高橋和貴, 佐藤大樹, 高木浩一, 安藤晃

    第27回 プラズマ推進プロジェクト研究会 2013年12月13日

  197. 磁気ノズル中径方向拡散の抑制によるヘリコンスラスターの性能向上

    高橋和貴, Christine Charles, Rod Boswell, 安藤晃

    プラズマ・核融合学会 第30回年回 2013年12月3日

  198. FET 高周波水素負イオン源の負イオン生成評価と大型化

    斉藤雄太, 及川幸平, 小水内翔太, 高橋和貴, 安藤晃

    プラズマ・核融合学会 第30回年回 2013年12月3日

  199. マイクロ波を利用したプラズマ合成シリカ微粒子の生成制御

    八島一哉, 唐観揚, 高橋和貴, 安藤晃, 小駒益弘, 竹田篤

    プラズマ・核融合学会 第30回年回 2013年12月3日

  200. 一次元プラズマ周期構造形成によるマイクロ波バンドギャップ形成

    高橋和貴, 安藤晃

    電気学会プラズマ研究会 2013年11月21日

  201. 無電極プラズマスラスター

    第29回 九州・山口プラズマ研究会 2013年11月2日

  202. Helicon plasma thruster experiments controlling cross-field diffusion under a magnetic nozzle 国際会議

    K. Takahashi, C. Charles, R.W. Boswell, A. Ando

    The 33rd International Electric Propulsion Conference 2013年10月6日

  203. Ehancement of thrust performance of a MPD thruster with a magnetic nozzle 国際会議

    A. Ando, K. Takahashi, Y. Izawa, K. Suzuki, Y. Hoshano

    The 33rd International Electric Propulsion Conference 2013年10月6日

  204. 磁気ノズル型ヘリコンプラズマスラスターの推力成分の分解計測

    高橋和貴, Christine Charles,Rod, W Boswell, 安藤晃

    日本物理学会2013年秋季大会 2013年9月25日

  205. MPD推進における外部磁場形状効果

    安藤晃, 伊澤裕紀, 鈴木清孝, 星野優介, 高橋和貴

    日本物理学会2013年秋季大会 2013年9月25日

  206. Large diameter permanent-magnets-expanded plasma source for spontaneous generation of low-energy ion beam 国際会議

    Kazunori Takahashi, Tatsuya Suzuki, Akira Ando

    The 15th International Conference on Ion Sources (ICIS'13) 2013年9月9日

  207. High density plasma production in a RF negative hydrogen ion source with axial magnetic field generated by a permanent magnet array 国際会議

    Kohei Oikawa, Yuta Saito, Shota Komizunai, Kazunori Takahashi, Akira Ando

    The 15th International Conference on Ion Sources (ICIS'13) 2013年9月9日

  208. Helicon plasma production and H- beam extraction from a FET based RF negative hydrogen ion source 国際会議

    Akira Ando, Kohei Oikawa, Yuta Saito, Shota Komizunai, Kazunori Takahashi, Nozomi Tanaka

    The 15th International Conference on Ion Sources (ICIS'13) 2013年9月9日

  209. 磁気ノズルヘリコンプラズマスラスターの開発

    高橋和貴

    2013年度第52回プラズマ若手夏の学校 2013年9月2日

  210. Effect of magnetic Laval nozzle on a MPD Thruster

    鈴木清孝, 星野優介, 伊澤裕紀, 高橋和貴, 安藤 晃

    平成25年度電気関係学会東北支部連合大会 2013年8月22日

  211. Production and measurement of negative hydrogen ions in a FET-based RF ion source

    小水内翔太, 及川幸平, 斎藤雄太, 高橋和貴, 安藤 晃

    平成25年度電気関係学会東北支部連合大会 2013年8月22日

  212. Production of hydroxyl radical by a pulsed discharge in a gas-liquid hybrid type discharge reactor

    大野良輔, 唐 観揚, 八島一哉, 高橋和貴, 安藤 晃

    平成25年度電気関係学会東北支部連合大会 2013年8月22日

  213. Radio frequency (RF) plasma production for the development of a RF electric plasma thruster

    星野優介, 鈴木清孝, 伊澤裕紀, 高橋和貴, 安藤 晃

    平成25年度電気関係学会東北支部連合大会 2013年8月22日

  214. Magnetic nozzle modification by an expanding helicon plasma

    東山弘樹, 高橋和貴, 高木浩一, 安藤 晃

    平成25年度電気関係学会東北支部連合大会 2013年8月22日

  215. 無電極ヘリコンプラズマスラスターの推力計測

    高橋 和貴

    プラズマ科学のフロンティア2013研究会 2013年8月21日

  216. Current-free plasma thruster controlling cross-field diffusion under a magnetic nozzle 国際会議

    K. Takahashi, C. Charles, R.W. Boswell, A. Ando

    The 12th Asia Pacific Physics Conference 2013年7月14日

  217. Effect of a magnetic nozzle in an MPD Thruster 国際会議

    Y. Izawa, K. Suzuki, Y. Hoshano, K. Takahashi, A. Ando

    The 12th Asia Pacific Physics Conference 2013年7月14日

  218. Experimental investigation of a gas-liquid plasma discharge and its application to water purification 国際会議

    G. Tang, T.Togashi, K. Yashima, R. Ohno, K.Takahashi, A. Ando

    The 12th Asia Pacific Physics Conference 2013年7月14日

  219. Thrust Imparted from a Magnetic Nozzle Helicon Plasma Thruster 国際会議

    Kazunori Takahashi

    5th International Workshop on Plasma Scientech for all something (PLASAS-5) 2013年6月21日

  220. Experimental Identification of Thrust Components Imparted by an Electrodeless Helicon Plasma Thruster 国際会議

    Kazunori Takahashi, Christine Charles, Rod W Boswell

    The 29th International Symposium on Space Technology and Science 2013年6月2日

  221. Design of a Permanent Magnet Compact Helicon Plasma Source with a Strongly Divergent Magnetic Nozzle 国際会議

    Kazuaki Miyamoto, Kazunori Takahashi, Koichi Takaki, Tamiya Fujiwara

    The 29th International Symposium on Space Technology and Science 2013年6月2日

  222. Experimental Approach to an Ideal Magnetic Nozzle Using a Compact Solenoid in a Helicon Thruster 国際会議

    Daiki Sato, Kazunori Takahashi, Koichi Takaki, Tamiya Fujiwara

    The 29th International Symposium on Space Technology and Science 2013年6月2日

  223. ヘリコンスラスター推力成分の分解計測と磁気ノズル成分に対する径方向損失の影響

    高橋和貴, Christine Charles, Rod Boswell, 安藤晃

    プラズマ推進プロジェクト研究会 2013年5月15日

  224. プラズマ中無電極静電イオン加速の制御と長寿命イオンエンジンへの先進応用

    高橋和貴

    東電記念財団研究成果報告会 2013年4月12日

  225. ヘリコンプラズマスラスターの推力発生機構と磁気ノズル効果

    高橋和貴, Christine Charles, Rod Boswell

    日本物理学会第68回年次大会 2013年3月26日

  226. ヘリコンプラズマによる磁気ノズル変形現象の検討

    東山弘樹, 鈴木達也, 高橋和貴, 藤原民也, 高木浩一

    電気学会プラズマ研究会 2013年3月14日

  227. 磁気ノズル型ヘリコンプラズマ流のモーメント計測

    高橋和貴

    電気通信研究所共同プロジェクト プラズマ流の基礎と応用に関する研究会 2013年3月7日

  228. 小型ソレノイドによるノズル型強磁場発生とヘリコンスラスターへの応用

    佐藤大樹, 高橋和貴, 高木浩一, 藤原民也

    電気学会プラズマパルスパワー合同研究会 2012年12月11日

  229. 磁気ノズル効果によるヘリコンプラズマスラスターの性能向上

    高橋和貴, Christine Charles, Rod Boswell

    プラズマ核融合学会大29回年回 2012年11月27日

  230. 高密度ヘリコンプラズマによる外部印加磁気ノズルの変形の検討

    鈴木達也, 高橋和貴

    プラズマ核融合学会大29回年回 2012年11月27日

  231. Electron diamagnetic effect in a magnetic nozzle on a helicon plasma thruster performance 国際会議

    Kazunori Takahashi, Christine Charles, Rod Boswell

    65th Annual Gaseous Electronics Conference 2012年10月22日

  232. Performance characterization of a permanent-magnet helicon plasma thruster 国際会議

    Kazunori Takahashi, Christine Charles, Rod Boswell

    65th Annual Gaseous Electronics Conference 2012年10月22日

  233. Direct Measurement of Thrust Imparted from a Helicon Plasma Thruster and its Physics 国際会議 招待有り

    Kazunori Takahashi

    Workshop in Ad Astra Rocket Company 2012年10月18日

  234. Performance Characterization of a Helicon Plasma Thruster 国際会議

    Kazunori Takahashi, Christine Charles, Rod Boswell

    the 11th APCPST (Asia Pacific Conference on Plasma Science and Technology) and 25th SPSM (Symposium on Plasma Science for Materials) 2012年10月2日

  235. Production of Two-Dimensional Periodic Plasma Structure by a 400 KHz Capacitively-Coupled Discharge 国際会議

    Kazuaki Miyamoto, Kazunori Takahashi

    the 11th APCPST (Asia Pacific Conference on Plasma Science and Technology) and 25th SPSM (Symposium on Plasma Science for Materials) 2012年10月2日

  236. Future Space Travel using Two New Concepts in Radiofrequency Plasma Sources 国際会議

    Christine Charels, Rod Boswell, Kazunori Takahashi

    the 11th APCPST (Asia Pacific Conference on Plasma Science and Technology) and 25th SPSM (Symposium on Plasma Science for Materials) 2012年10月2日

  237. 永久磁石利用発散プラズマ源の大口径化とモデリング

    鈴木達也, 高橋和貴, 藤原民也

    電気学会平成24年基礎・材料・共通部門大会 2012年9月20日

  238. 多極磁場を用いた無電極ヘリコンスラスターの性能評価

    宮本和明, 高橋和貴, 藤原民也

    電気学会平成24年基礎・材料・共通部門大会 2012年9月20日

  239. IGBT駆動強磁場配位下における高密度ヘリコンプラズマの特性

    佐藤大樹, 高橋和貴, 藤原民也

    電気学会平成24年基礎・材料・共通部門大会 2012年9月20日

  240. Direct thrust measurement of a permanent-magnets helicon plasma thruster for space propulsion 国際会議 招待有り

    K. Takahashi

    The International Conference on Open Magnetic Systems for Plasma Confinement 2012 2012年8月27日

  241. Production of a high-density helicon plasma under an IGBT-driven strong magnetic field 国際会議

    D. Dato, K. Takahashi

    The International Conference on Open Magnetic Systems for Plasma Confinement 2012 2012年8月27日

  242. Large-diameter permanent-magnets-expanding plasma source applicable to an electrodeless plasma thruster 国際会議

    T. Suzuki, K. Takahashi

    The International Conference on Open Magnetic Systems for Plasma Confinement 2012 2012年8月27日

  243. Production of a periodic plasma structrue by a 400 kHz capacitively-coupled discharge 国際会議

    K. Miyamoto, K. Takahashi

    The International Conference on Open Magnetic Systems for Plasma Confinement 2012 2012年8月27日

  244. 定電流シャンティングアークプラズマの特性およびTiC膜生成

    三河遼太, 高橋和貴, 高木浩一, 行村建

    電気学会プラズマパルスパワー合同研究会 2012年8月8日

  245. ヘリコンプラズマスラスターにおける磁気ノズルの効果

    高橋和貴, Christine Charles, Rod Boswell

    電気学会プラズマパルスパワー合同研究会 2012年8月8日

  246. 永久磁石を用いた大口径発散プラズマ源の特性

    鈴木達也, 高橋和貴, 藤原民也

    電気学会プラズマパルスパワー合同研究会 2012年8月8日

  247. 多極磁場を利用した無電極ヘリコンスラスターの特性評価

    宮本和明, 高橋和貴, 藤原民也

    電気学会プラズマパルスパワー合同研究会 2012年8月8日

  248. Identification of thrust components in the Helicon Double Layer Thruster 国際会議

    C. Charles, K. Takahashi, T. Lafleur, R.W. Boswell

    Space Propulsion 2012 2012年5月7日

  249. 永久磁石利用ヘリコンプラズマ源の推力直接計測

    伊藤榛名, 高橋和貴, 藤原民也

    日本物理学会2012年年次大会 2012年3月24日

  250. ヘリコンダブルレイヤープラズマ中の粒子エネルギー分布と電気推進への展開

    高橋和貴

    日本物理学会2012年年次大会 若手研究者奨励賞受賞記念講演 2012年3月24日

  251. ダブルレイヤー形成によるプラズマ粒子加速と閉じ込めの研究

    高橋和貴

    SPERC文部大臣表彰記念講演 2012年1月

  252. ヘリコンダブルレイヤースラスターの直接推力計測

    高橋和貴

    プラズマ推進プロジェクト研究会 2011年12月21日

  253. ヘリコンダブルレイヤープラズマの電子エネルギー分布解析

    高橋和貴, Christine Charles, Rod W. Boswell, 藤原民也

    電気学会プラズマパルスパワー合同研究会 2011年12月15日

  254. 永久磁石利用磁気ノズル下での高密度プラズマ生成と推力計測

    伊藤陽菜, 高橋和貴, 宮本和明, 藤原民也

    電気学会プラズマパルスパワー合同研究会 2011年12月15日

  255. プラズマ二次元周期構造による誘電率の空間変調

    照井利弘, 高橋和貴, 宮本和明, 藤原民也

    電気学会プラズマパルスパワー合同研究会 2011年12月15日

  256. シャンティングアークプラズマの半導体制御およびダブルプローブ計測

    三河遼太, 高橋和貴, 高木浩一, 行村建

    電気学会プラズマパルスパワー合同研究会 2011年12月15日

  257. Energy distribution of charged particles in a magnetically expanding plasma and their application to electric propulsion 国際会議

    Kazunori Takahashi, Christine Charles, Rod Boswell, Tamiya Fujiwara

    Plasma Conference 2011 2011年11月22日

  258. A review of low pressure expanding plasmas applied to electric propulsion, astrophysical objects, and nanotechnology 国際会議 招待有り

    Rod Boswell, Christine Charles, Kazunori Takahashi

    Plasma Conference 2011 2011年11月22日

  259. Characteristics of large diameter double-layer plasma source using permanent magnets 国際会議

    Tatsuya Suzuki, Kazunori Takahashi, Tamiya Fujiwara

    Plasma Conference 2011 2011年11月22日

  260. Investigation on a momenum of the charged particles in a permanent-magnets-expanded plasma 国際会議

    Laluna Itho, Kazunori Takahashi, Tamiya Fujiwara

    Plasma Conference 2011 2011年11月22日

  261. Experiments, simulations and modelling of the electron energy distribution functions in low pressure rf excited non-local plasmas 国際会議 招待有り

    Rod Boswell, Christine Charles, Kazunori Takahashi

    The 64th Annual Gaseous Electronics Conference 2011年11月14日

  262. Measurements and modeling of thrust in helicon thrusters 国際会議

    Christine Charles, Kazunori Takahashi, Trevor Lafleur, Rod Boswell, Tamiya Fujiwara

    The 32nd International Electric Propulsion Conference 2011年9月11日

  263. Spatiotemporal evolution of a magnetically expanding double layer plasma

    Yoshimasa Sasaki, Kazunori Takahashi, Tamiya Fujiwara

    平成23年度電気関係学会東北支部大会 2011年8月25日

  264. 永久磁石利用ダブルレイヤープラズマ源の大口径化と終端版の効果

    鈴木達也, 高橋和貴, 藤原民也

    平成23年度電気関係学会東北支部大会 2011年8月25日

  265. ダブルレイヤープラズマ中超音速イオン流の密度計測と推力の検討

    伊藤陽菜, 高橋和貴, 藤原民也

    平成23年度電気関係学会東北支部大会 2011年8月25日

  266. トリガ方式によるバリア放電帯状プラズマの伸長化に関する一考察

    伊藤榛名, 高橋和貴, 向川政治, 志田豊, 高木浩一, 藤原民也

    電気学会パルスパワー放電合同研究会 2011年6月4日

  267. シャンティングアーク放電による炭素・チタン混合プラズマの生成

    三河遼太, 青木宏憲, 高橋和貴, 高木浩一, 藤原民也

    電気学会パルスパワー放電合同研究会 2011年6月4日

  268. 永久磁石利用大口径ダブルレイヤープラズマ源の開発

    鈴木達也, 高橋和貴, 藤原民也

    電気学会パルスパワー放電合同研究会 2011年6月4日

  269. 大口径高密度ヘリコンプラズマ中発散磁場領域における静電イオン加速現象

    伊藤裕紀, 五十嵐勇一, 高橋和貴, 谷川隆夫

    平成22年度 スペースプラズマ研究会 2011年3月

  270. シャンティングアークによるイオン生成とそれを用いた複合成膜

    青木宏憲, 高橋和貴, 高木浩一

    平成22年度核融合科学研究所共同研究形式研究会: パルスパワー技術を基礎とするプラズマの物理とその応用 2010年12月

  271. シャンティングアークによる金属イオン含有プラズマの生成

    青木宏憲, 高橋和貴, 高木浩一

    平成22年度核融合科学研究所共同研究形式研究会: パルスパワー技術を基礎とするプラズマの物理とその応用 2010年12月

  272. Plasma-potential structures correlating with ion-beam divergence in magneticaly expanding plasma

    Y. Igarashi, K. Takahashi, T. Fujiwara

    平成22年度電気関係学会東北支部連合大会 2010年8月26日

  273. Development of a large diameter magnetically expanding plasma source using permanent magnets

    Y. Itoh, K. Takahashi, T. Fujiwara

    平成22年度電気関係学会東北支部連合大会 2010年8月26日

  274. Production of high-density radiofrequency plasma under a divergent magnetic field provided by permanent magnets

    K. Suzuki, K. Takahashi, T. Fujiwara

    平成22年度電気関係学会東北支部連合大会 2010年8月26日

  275. Production of titanium containing carbon plasma

    H. Aoki, K. Takahashi, K. Takaki

    平成22年度電気関係学会東北支部連合大会 2010年8月26日

  276. プラズマ周期配列構造の形成

    照井利弘, 高橋和貴, 藤原民也

    平成22年度電気関係学会東北支部連合大会 2010年8月26日

  277. 浮遊電極を有する自己消弧放電の放電特性

    松本創, 志田寛, 高橋和貴, 向川政治, 高木浩一, 藤原民也

    平成22年度電気関係学会東北支部連合大会 2010年8月26日

  278. コロナ放電式イオナイザーによる発生電荷の空間分布計測

    佐藤慎, 高橋和貴, 高木浩一, 藤原民也

    平成22年度電気関係学会東北支部連合大会 2010年8月26日

  279. 高密度ヘリコン波プラズマ中のダブルレイヤー粒子加速

    高橋和貴, 小国薫, 谷川隆夫, 篠原俊二郎, 藤原民也

    平成21年度スペースプラズマ研究会 2010年3月11日

  280. ダブルレイヤーイオン加速の大出力化へ向けて

    高橋和貴

    平成21年度東北大学電気通信研究所共同プロジェクト研究会 プラズマの流れが生み出す新機能性場の基礎と応用 2010年2月22日

  281. ダブルレイヤーイオン加速制御法の模索

    高橋和貴, 志田寛, 藤原民也

    宇宙関連プラズマ研究会 2009 2009年12月16日

  282. ダブルレイヤー駆動イオンビームの空間分布に関与するプラズマ電位構造計測

    五十嵐勇一, 高橋和貴, 藤原民也

    第26回プラズマ核融合学会年会 2009年12月1日

  283. ダブルレイヤー駆動イオンビームへの発散磁場の効果

    高橋和貴, 志田寛, 藤原民也

    第26回プラズマ核融合学会年会 2009年12月1日

  284. Enhanced ion acceleration due to the presence of neutralizing electrons in a magnetically expanding plasma 国際会議

    Kazunori Takahashi, Yutaka Shida, Tamiya Fujiwara

    The 7th General Scientific Assembly of the Asia Plasma and Fusion Association 2009 and the Asia-Pacific Plasma Theory Conference 2009 2009年10月27日

  285. Enhanced ion acceleration due to the presence of neutralizing electrons in a magnetically expanding plasma 国際会議

    Kazunori Takahashi, Yutaka Shida, Tamiya Fujiwara

    The 7th General Scientific Assembly of the Asia Plasma and Fusion Association 2009 and the Asia-Pacific Plasma Theory Conference 2009 2009年10月27日

  286. High-power operation of a magnetically expanding plasma using permanent magnets 国際会議

    Kaoru Oguni, Kazunori Takahashi, Yutaka Shida, Tamiya Fujiwara

    The 7th General Scientific Assembly of the Asia Plasma and Fusion Association 2009 and the Asia-Pacific Plasma Theory Conference 2009 2009年10月27日

  287. Electron energy distributions in a radiofrequency plasma expanded by permanent magnets 国際会議

    Tomoyo Sasaki, Kazunori Takahashi, Tamiya Fujiwara

    The 7th General Scientific Assembly of the Asia Plasma and Fusion Association 2009 and the Asia-Pacific Plasma Theory Conference 2009 2009年10月27日

  288. コロナ放電式イオナイザーにおける発生電荷種の空間分布計測

    佐藤慎, 高橋和貴, 藤原民也

    平成21年度電気関係学会東北支部連合大会 2009年8月20日

  289. Ion acceleration in a high-density rf plasma expanded by permanent magnets

    K. Oguni, K. Takahashi, T. Fujiwara

    平成21年度電気関係学会東北支部連合大会 2009年8月20日

  290. Detailed measurement of the plasma-potential structure in a magnetically expanding plasma

    Y. Igarashi, K. Takahashi, T. Fujiwara

    平成21年度電気関係学会東北支部連合大会 2009年8月20日

  291. 永久磁石利用発散プラズマ中のダブルレイヤーイオン加速

    高橋和貴, 五十嵐勇一, 志田寛, 藤原民也

    電気学会 プラズマ・パルスパワー・放電合同研究会 2009年8月6日

  292. 浮遊電極を利用した自己消弧放電による大気圧プラズマの発生

    松本創, 志田寛, 高橋和貴, 向川政治, 高木浩一, 藤原民也

    電気学会プラズマ研究会 2009年6月13日

  293. 発散プラズマ中ダブルレイヤー形成に関与する粒子挙動

    高橋和貴, Christine Charles, Rod Boswell, Wex Cox, 畠山力三, 藤原民也

    平成20年度スペースプラズマ研究会 2009年3月5日

  294. コロナ放電イオナイザーによる除電の計算機シミュレーション

    池内達, 高橋和貴, 大久保貴広, 藤原民也

    電気学会プラズマ研究会 2008年12月19日

  295. 発散磁場配位中ダブルレイヤー形成による無電極静電イオン加速

    高橋和貴, 藤原民也

    宇宙関連プラズマ研究会2008 2008年12月16日

  296. 永久磁石利用発散型プラズマ源の基礎特性

    小国薫, 高橋和貴, 藤原民也

    電気学会プラズマ研究会 2008年10月31日

  297. 永久磁石利用発散プラズマ中のダブルレイヤー形成

    高橋和貴, 山田弘, 藤原民也

    日本物理学会2008年秋季大会 2008年9月20日

  298. Electron energy distribution functions correlating with the formation of a helicon double layer 国際会議

    K. Takahashi, C. Charles, R. W. Boswell, R. Hatakeyama

    International Congress on Plasma Physics 2008 2008年9月8日

  299. Electron energy distribution functions correlating with the formation of a helicon double layer 国際会議

    K. Takahashi, C. Charles, R. W. Boswell, R. Hatakeyama

    International Congress on Plasma Physics 2008 2008年9月8日

  300. Double layer formation in a low-pressure argon plasma expanded by permanent magnets 国際会議

    K. Takahashi, K. Oguni, H. Yamada, T. Fujiwara

    International Congress on Plasma Physics 2008 2008年9月8日

  301. Spatial characterization of the plasma density in a magnetically expanding plasma using permanent magnets 国際会議

    T. Sasaki, K. Takahashi, K. Oguni, T. Fujiwara

    International Congress on Plasma Physics 2008 2008年9月8日

  302. Expanding plasma source using permanent magnets for generation of supersonic ion beam 国際会議

    Kazunori Takahashi, Hiroshi Yamada, Tamiya Fujiwara

    International Interdisciplinary-Symposium on Gaseous and Liquid Plasmas 2008年9月5日

  303. 永久磁石利用へリコンプラズマ中の静電粒子加速

    高橋和貴, 山田弘, 藤原民也

    電気関係学会東北支部平成20年度連合大会 2008年8月21日

  304. Basic characteristics of an expanding plasma using permanent magnets

    小国薫, 高橋和貴, 向川政治, 高木浩一, 藤原民也

    電気関係学会東北支部平成20年度連合大会 2008年8月21日

  305. Density profile of a magnetically expanding plasma using permanent-magnet arrays

    佐々木智世, 高橋和貴, 向川政治, 高木浩一, 藤原民也

    電気関係学会東北支部平成20年度連合大会 2008年8月21日

  306. 窒素雰囲気下コロナ放電イオナイザーにおける発生電荷種の検討

    大久保貴広, 高橋和貴, 池内達, 向川政治, 高木浩一, 藤原民也

    電気関係学会東北支部平成20年度連合大会 2008年8月21日

  307. シャンティングアークを用いた混合プラズマの生成とプラズマイオン注入によるTi-DLC成膜

    村上貴之, 高橋和貴, 向川政治, 高木浩一, 藤原民也

    電気関係学会東北支部平成20年度連合大会 2008年8月21日

  308. 誘電体バリア放電方式を用いたオゾン生成特性

    畑中友貴, 高橋和貴, 向川政治, 高木浩一, 藤原民也, 三浦友規

    電気関係学会東北支部平成20年度連合大会 2008年8月21日

  309. バリア放電を用いたNO除去におけるガス条件が与える影響

    内藤潤, 高橋和貴, 向川政治, 高木浩一, 藤原民也, 三浦友規

    電気関係学会東北支部平成20年度連合大会 2008年8月21日

  310. 大気圧プラズマジェットにおける湿度の影響

    伊藤寛, 北慎勇希, 志田寛, 高橋和貴, 向川政治, 高木浩一, 藤原民也

    電気関係学会東北支部平成20年度連合大会 2008年8月21日

  311. LiNbO3結晶を用いた大気圧ジェットプラズマから基板への熱流速の測定

    下河原孝夫, 向川政治, 志田寛, 高橋和貴, 高木浩一, 藤原民也

    電気関係学会東北支部平成20年度連合大会 2008年8月21日

  312. パックドベッドプラズマリアクタの誘電体ペレット材質の影響]

    高橋慎哉, 高橋和貴, 向川政治, 高木浩一, 藤原民也, 菅原拓男, 菅原勝康

    電気関係学会東北支部平成20年度連合大会 2008年8月21日

  313. パルス通電セラミックス接合法における回路パラメータの影響

    山岸則之, 高橋和貴, 向川政治, 高木浩一, 藤原民也

    電気関係学会東北支部平成20年度連合大会 2008年8月21日

  314. Polarization reversal of electron cyclotron waves creating plasma-potential structures in laboratory plasmas 国際会議 招待有り

    Kazunori Takahashi, Toshiro Kaneko, Rikizo Hatakeyama

    The XXIX General Assembly of the International Union of Radio Science 2008年8月7日

  315. 次世代パワースイッチング電源の開発

    高橋和貴, 高木浩一, 和気正芳, 安東愛之輔

    高エネルギー加速研究機構ワークショップ 2008年7月30日

  316. 窒素雰囲気でのコロナ放電イオナイザーによる電荷の発生と空間分布

    大久保貴広, 高橋和貴, 池内達, 向川政治, 高木浩一, 藤原民也

    電気学会プラズマ研究会 2008年7月4日

  317. 永久磁石を用いた発散プラズマ中超音速イオン流形成

    高橋和貴, 小国薫, 佐々木智世, 山田弘, 藤原民也

    第7回核融合エネルギー連合講演会 2008年6月19日

  318. 窒素雰囲気でのコロナ放電イオナイザーの動作特性と除電効果

    村上太一, 大久保貴広, 高橋和貴, 向川政治, 高木浩一, 藤原民也, 伊藤剛, 豊田一行

    電気学会プラズマ研究会 2007年12月22日

  319. ヘリコンダブルレイヤープラズマ中の電子エネルギー分布関数測定

    高橋和貴, Christine Charles, Rod Boswell, 金子俊郎, 畠山力三

    プラズマ核融合学会第24回年会 2007年11月27日

  320. 不均一加熱によるECR駆動ダブルレイヤーの崩壊

    高橋和貴, 金子俊郎, 畠山力三

    プラズマ核融合学会第24回年会 2007年11月27日

  321. コロナ放電式イオナイザーによる多層積載シリコンウェーハの除電

    大久保貴広, 大谷 勝, 高橋和貴, 向川政治, 高木浩一, 藤原民也, 伊藤 剛, 豊田一行

    第31回静電気学会全国大会 2007年9月10日

  322. The formation of plasma potential structures triggered by electron cyclotron waves with non-axisymmetric modes in converging magnetic-field configurations 国際会議

    K. Takahashi, T. Kaneko, R. Hatakeyama

    The 9th International Workshop on the Interrelationship between Plasma Experiments in Laboratory and Space 2007年8月5日

  323. Electron dynamics in current-free helicon double layer 国際会議

    K. Takahashi, C. Charles, R. W. Boswell, T. Kaneko, R. Hatakeyama

    The 9th International Workshop on the Interrelationship between Plasma Experiments in Laboratory and Space 2007年8月5日

  324. Generation of Flowing Nitrogen Ions in Magnetized Plasmas 国際会議

    K. Takahashi, T. Kaneko, R. Hatakeyama

    The Joint International Conference of the 4th International Symposium on System Construction of Global-Network-Oriented Information Electronics and Student-Organizing International Mini-Conference on Information Electronics System 2007年1月23日

  325. 電子サイクロトロン周波数帯電磁波の偏波方向反転に伴うプラズマ電位構造形成

    金子俊郎, 高橋和貴, 畠山力三

    プラズマ核融合学会第23回年会 2006年11月28日

  326. 不均一磁化プラズマ中ダブルレイヤー形成に関与する電子サイクロトロン波の伝搬特性

    高橋和貴, 金子俊郎, 畠山力三, 福山淳

    プラズマ核融合学会第23回年会 2006年11月28日

  327. 大電力電子サイクロトロン波と低周波プラズマ波動の非線形結合特性

    高橋和貴, 金子俊郎, 畠山力三, 斉藤輝雄, 立松芳典, 野崎潔, 町田紀人, 貝塚徹也, 中村真理亜, 板倉昭慶, 吉川正志, 長照二

    プラズマ核融合学会第23回年会 2006年11月28日

  328. Energy Control of Field-Aligned Ion Flow in Magnetized Plasmas 国際会議

    K. Takahashi, T. Kaneko, R. Hatakeyama

    The 3rd Student-Organizing International Mini-Conference on Information Electronics System 2006年10月6日

  329. 電子サイクロトロン共鳴誘起ダブルレイヤー形成へのマイクロ波入射モードの効果

    高橋和貴, 金子俊郎, 畠山力三

    日本物理学会2006年秋季大会 2006年9月23日

  330. Nonlinear Effects of High Power Plug/Barrier ECRH on Propagation and Radiation of Cyclotron Waves 国際会議 招待有り

    R. Hatakeya, T. Kaneko, K. Takahashi, T. Saito, Y. Tatematsu, K. Nozaki, N. Machida, T. Kaitsuka, A. Itakura, M. Yoshikawa, T. Cho

    The 6th International Conference on Open Magnetic Systems for Plasma Confinement 2006年7月17日

  331. 1-Dimmensional Analysis of Polarization Reversal Relating to Electron Cyclotron Resonance 国際会議

    K. Takahashi, A. Fukuyama, T. Kaneko, R. Hatakeyama

    The 6th International Conference on Open Magnetic Systems for Plasma Confinement 2006年7月17日

  332. 反応性磁化プラズマ中のイオンフロー制御

    金子俊郎, 高橋和貴, 畠山力三

    第6回核融合エネルギー連合講演会 2006年6月13日

  333. 不均一磁化プラズマ中m =±1モード電子サイクロトロン波入射に伴う電位構造形成

    高橋和貴, 金子俊郎, 畠山力三

    第6回核融合エネルギー連合講演会 2006年6月13日

  334. New Aspects on Plasma Wave and Instability Phenomena -Flow Shear, Polarization Reversal, and Pair Ions- 国際会議

    R. Hatakeyama, T. Kaneko, W. Oohara, K. Takahashi

    The 13th International Congress on Plasma Physics 2006年5月22日

  335. Effects of Ion Flow Energy on Self-Consistent Double-Layer Formation Due to ECR in a Conversing Magnetic Field 国際会議

    K. Takahashi, T. Kaneko, R. Hatakeyama

    The 13th International Congress on Plasma Physics 2006年5月22日

  336. Polarization-Reversal-Induced Absorption of an Axisymmetric Left-Hand Polarized Wave on Electron Cyclotron Resonance 国際会議

    K. Takahashi, T. Kaneko, R. Hatakeyama

    The 13th International Congress on Plasma Physics 2006年5月22日

  337. 不均一磁場配位下における高速プラズマ流中電子サイクロトロン共鳴に伴うダブルレイヤー形成

    高橋和貴, 金子俊郎, 畠山力三

    日本地球惑星科学連合2006年大会 2006年5月14日

  338. 局所電子サイクロトロン共鳴に伴うダブルレイヤー形成へのイオンフローエネルギーの効果

    高橋和貴, 金子俊郎, 畠山力三

    日本物理学会 第61回年次大会 2006年3月27日

  339. Ion Flow Energy Control in Magnetized Plasmas 国際会議

    K. Takahashi, T. Kaneko, R. Hatakeyama

    The 6th International Conference on Reactive Plasmas and 23rd Symposium on Plasma Processing 2006年1月24日

  340. 大電力電子サイクロトロン共鳴加熱に伴う放射電磁波の非線形特性

    金子俊郎, 高橋和貴, 斉藤輝雄, 野崎潔, 町田紀人, 貝塚徹也, 立松芳典, 板倉昭慶, 吉川正志, 長照二, 畠山力三

    プラズマ核融合学会第22回年会 2005年11月

  341. 1次元コードを用いた不均一磁化プラズマ中電子サイクロトロン波の偏波反転解析

    高橋和貴, 福山淳, 金子俊郎, 畠山力三

    プラズマ核融合学会第22回年会 2005年11月

  342. Polarization-Reversal Induced Damping of Left-Hand Polarized Wave with High Order Radial Mode on Electron Cyclotron Resonance 国際会議

    K. Takahashi, T. Kaneko, R. Hatakeyama

    The 28th General Assembly of International Union of Radio Sciences 2005年10月25日

  343. A Polarization Reversal Mechanism of Electromagnetic Waves in Inhomogeneously Magnetized Plasmas 国際会議

    K. Takahashi, T. Kaneko, R. Hatakeyama

    The 2nd Student-Organizing International Mini-Conference on Information Electronics System 2005年10月4日

  344. 磁化プラズマ中イオンフローの生成・制御

    高橋和貴, 金子俊郎, 畠山力三

    日本物理学会2005年秋季大会 2005年9月

  345. Development of Low-Temperature Plasma Source Suitable for Ion Flow Energy Control in Strong Magnetic Fields 国際会議

    K. Takahashi, T. Kaneko, R. Hatakeyama

    The XXVII International Conference on Phenomena in Ionized Gases 2005年7月17日

  346. 高次モード左旋偏波の電子サイクロトロン減衰

    高橋和貴, 金子俊郎, 畠山力三

    Plasma Science Symposium 2005 / 22nd Symposium on Plasma Processing 2005年1月

  347. 軸対称モード電子サイクロトロン波の偏波特性

    高橋和貴, 金子俊郎, 畠山力三

    プラズマ・核融合学会第21回年会 2004年11月

  348. Polarization Reversal of Electron Cyclotron Wave Due to Radial Boundary Condition 国際会議

    K. Takahashi, T. Kaneko, R. Hatakeyama

    The 12th International Congress on Plasma Physics 2004年10月25日

  349. 不均一磁化プラズマ中ECR周波数帯左旋偏波の局所減衰機構

    高橋和貴, 金子俊郎, 畠山力三

    日本物理学会2004年秋季大会 2004年9月

  350. 電子サイクロトロン共鳴に関与する左旋偏波の偏波方向反転機構

    高橋和貴, 金子俊郎, 畠山力三

    平成16年度電気学会基礎材料共通部門全国大会 2004年8月

  351. m=0モード電子サイクロトロン波の偏波方向反転機構

    高橋和貴, 金子俊郎, 畠山力三

    第5回 核融合エネルギー連合講演会 2004年6月

  352. Localized Absorption of High-Frequency Electromagnetic Wave Due to Polarization Reversal near the ECR Point 国際会議

    K. Takahashi, T. Kaneko, R. Hatakeyama

    International COE Forum on Plasma Science and Technology 2004年4月5日

  353. 不均一磁化有限境界プラズマ中ECR周波数帯電磁波の偏波方向反転機構

    高橋和貴, 金子俊郎, 畠山力三

    東北大学電気通信研究所共同プロジェクト研究会 2003年12月

  354. Polarization Reversal and Electron Cyclotron Damping of Electromagnetic Wave in an Inhomogeneously Magnetized-Plasma-Filled Waveguide 国際会議

    K. Takahashi, T. Kaneko, R. Hatakeyama

    The 1st Student-Organizing International Mini-Conference on Information Electronics Systems 2003年11月4日

  355. 有限境界プラズマ中ECR周波数帯左旋偏波の偏波方向反転機構

    高橋和貴, 金子俊郎, 畠山力三

    プラズマ・核融合学会第20回年会 2003年11月

  356. Effects of Laboratory Plasma Parameters on the Polarization Reversal of Circularly Polarized Waves in the Frequency Range of Electron Cyclotron Resonance 国際会議

    K. Takahashi, T. Kaneko, R. Hatakeyama

    International Topical Conference on Plasma Physics 2003 2003年9月8日

  357. Characteristics of a Polarization Reversal near the ECR Point in an Inhomogeneously Magnetized Plasma

    高橋和貴, 金子俊郎, 畠山力三

    平成15年度 電気学会東北支部連合大会 2003年8月

  358. 磁化プラズマ中左旋円偏波の偏波方向反転に対するプラズマ境界の効果

    金子俊郎, 高橋和貴, 畠山力三

    プラズマ科学のフロンティア2003研究会 2003年8月

  359. Propagation and Damping Characteristics of Left-Hand Polarized Wave near the ECR point in an Inhomogeneously Magnetized Plasma 国際会議

    K. Takahashi, T. Kaneko, R. Hatakeyama

    The 40th Culham Plasma Physics Summer School 2003年7月14日

  360. Damping Mechanisms of Left-Hand Polarized Wave near the Electron Cyclotron Resonance Point in an Inhomogeneously Magnetized Plasma 国際会議

    K. Takahashi, T. Kaneko, R. Hatakeyama

    The 30th European Physical Society Conference on Controlled Fusion and Plasma Physics 2003年7月7日

  361. ECR周波数帯円偏波の偏波方向反転に対するプラズマパラメータの効果

    高橋和貴, 金子俊郎, 畠山力三

    日本物理学会第58回年次大会 2003年3月

  362. 不均一磁化有限プラズマ中左旋偏波の電子サイクロトロン減衰

    高橋和貴, 金子俊郎, 畠山力三

    電気学会プラズマ研究会 2003年3月

  363. ミラー型不均一磁化有限プラズマ中電磁波の伝搬・減衰特性

    高橋和貴, 金子俊郎, 畠山力三

    プラズマ研究センターフォーラム 2003年3月

  364. 偏波方向反転に伴う左旋偏波の電子サイクロトロン減衰

    高橋和貴, 金子俊郎, 畠山力三

    プラズマ・核融合学会第19回年会 2002年11月

  365. 不均一磁化プラズマ中左旋偏波の偏波方向反転

    高橋和貴, 金子俊郎, 畠山力三

    プラズマ科学のフロンティア2002研究会 2002年10月

  366. Polarization Reversal of Circularly Polarized Wave Related to Electron Cyclotron Damping 国際会議

    K. Takahashi, T. Kaneko, R. Hatakeyama

    The 4th International Conference Open Magnetic Systems for Plasma Confinement 2002 2002年7月1日

  367. MEMS用ミニマルヘリコンプラズマエッチャー

    高橋和貴, 田中信明, 亀井龍一郎, 原史朗

    ファブシステム研究会春季大会 2023年4月21日

  368. ミニマルヘリコンプラズマエッチャーの開発状況

    高橋和貴

    ミニマルファブプラズマ研究会 2023年4月20日

  369. プラズマ材料科学分野の歴史と将来展望 招待有り

    高橋和貴

    JSPS プラズマ材料科学第153委員会 研究会 2023年1月27日

  370. ミニマルファブ向けヘリコンプラズマ源を用いたマルチターゲットスパッタリング装置の開発 招待有り

    高橋和貴

    日本表面真空学会 スパッタリングおよびプラズマプロセス技術部会 第173回定例研究会 2023年1月20日

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産業財産権 9

  1. イオンビーム照射装置

    津守克嘉, 永岡賢一, 中野治久, 高橋和貴

    産業財産権の種類: 特許権

  2. 微細立体構造形成方法,微細立体構造,プラズマエッチング装置及びガス供給システム

    高橋和貴, 原史朗, 石田夕起, 亀井龍一郎, 薮田勇気, 大滝英司, 田中信明

    産業財産権の種類: 特許権

  3. Plasma generating device, plasma sputtering device, and plasma sputtering method

    Kazunori Takahashi, Jun Fukushima, Akira Ando, Yasumasa Sasaki

    産業財産権の種類: 特許権

  4. イオンフロー制御型プラズマ源、及び、誘導フラーレンの製造方法

    畠山 力三, 金子 俊郎, 高橋 和貴, 笠間 泰彦, 表 研次

    産業財産権の種類: 特許権

  5. プラズマ処理装置、プラズマ生成方法、およびセルフバイアス印加方法

    高橋 和貴, 原 史朗

    産業財産権の種類: 特許権

  6. ドライエッチング装置及びプラズマスパッタリング装置

    本村 大成, 笠嶋 悠司, 上杉 文彦, 高橋 和貴

    産業財産権の種類: 特許権

  7. ドライエッチング方法

    本村 大成, 笠嶋 悠司, 上杉 文彦, 高橋 和貴

    産業財産権の種類: 特許権

  8. プラズマ発生装置、プラズマスパッタリング装置及びプラズマスパッタリング方法

    高橋 和貴, 福島 潤, 佐々木 保正

    産業財産権の種類: 特許権

  9. 薄膜形成方法及び当該装置

    福島 潤, 高橋 和貴, 安藤 晃, 滝澤 博胤, 佐々木 保正

    産業財産権の種類: 特許権

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共同研究・競争的資金等の研究課題 21

  1. 大電力磁気ノズルプラズマ推進機の総合研究

    高橋 和貴, 永岡 賢一, 鷹尾 祥典, 江本 一磨

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目:Grant-in-Aid for Scientific Research (S)

    研究機関:Tohoku University

    2023年4月12日 ~ 2028年3月31日

  2. 低気圧プラズマと動的液体金属流体の相互作用による天体模擬実験

    高橋 和貴

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

    研究種目:Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

    研究機関:Tohoku University

    2021年7月9日 ~ 2024年3月31日

    詳細を見る 詳細を閉じる

    本研究では,低気圧プラズマと高速で回転する液体金属が相互作用する実験系の構築を可能な装置を開発し,液体金属中の乱れとプラズマが,磁場揺動を介して相互作用する現象の探索を将来的に行う基盤技術の開発を目的としている.初年度は,現有の真空容器に真空排気系を整備し,さらに,真空容器周辺に数100Gaussの磁場を印加可能なソレノイドコイルを設置し,磁場計算と計測を実施し,動作確認を行った.さらに1Pa以下の圧力帯において10^17-10^18 m^-3 程度のプラズマを生成可能な高周波プラズマ源を設計・製作し,40MHz帯高周波アンプを用いてプラズマ発生に成功し,外部磁場を用いて液体金属封入容器の表面に相当する領域へプラズマ流を輸送することに成功している. また,真空容器下部には,真空を保持した状態で最大3000rpmで回転可能な駆動機構を設計・製作した.ここでは,水冷式の磁性流体シールを活用し,モーターを用いて高速回転を実現している.その結果,高速回転時にも10-4Paの高真空状態が保持可能であることを確認し,高速で回転する液体金属を本研究の基盤技術を構築したといえる. フィラメントからの輻射熱を利用して真空容器内部において金属を溶融する構造を製作し,溶融が可能であることを確認した.一方で,加熱時のアウトガスや不純物混入が原因と思われるが,液体金属表面に酸化膜が形成され,凝固する傾向がみられたことから,背景真空度や不純物に対する対策が必要であることが分かった.さらには,イオン衝撃によって金属を溶融可能かに関しても実験を行い,700度程度までのアルミターゲットの加熱が可能であることを確認した.またその際のスパッタリング現象が顕著になることが観測された.

  3. 大電力磁気ノズルプラズマ推進機による宇宙輸送革新

    高橋 和貴

    2022年4月 ~ 2023年10月

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    宇宙ミッションの多様化が進む中で、大規模ミッション実現に向けた宇宙輸送技術の重要性が高まっています。本研究では、高周波プラズマ生成と磁気ノズル中のプラズマ加速・運動量変換過程を利用した大電力・無電極のプラズマ推進機に関して、プラズマ流の学術基盤構築、特にプラズマ中の乱れや構造形成による動的輸送の理解と制御、それらの知見に基づいた推進機の高性能化へと挑戦し、革新的な宇宙輸送技術を創出します。

  4. 磁気ノズル中のプラズマ運動量輸送とディタッチメント

    高橋 和貴, 永岡 賢一, 鷹尾 祥典, 安藤 晃

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

    研究種目:Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

    研究機関:Tohoku University

    2019年4月1日 ~ 2023年3月31日

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    磁気ノズルプラズマ流の運動量輸送・変換・損失過程およびディタッチメントに関して,広範なパラメータ領域を包括した実験を主軸とした研究を行った結果,以下の知見を得た. 1- 外部磁場を変更することで,プラズマ運動量のベクトルを制御可能であることを実証し ,推力ベクトルの直接計測を行ったところ,推力ベクトル制御機構が可能であることを明らかにした.またその物理メカニズムとして,電子反磁性効果と静電イオン加速現象のベクトル場の変化によるものであることを明らかにした. 2- 昨年度から継続して推進機の性能改善を実施し,推進効率約20%を得ることに成功し,これまでのヘリコンスラスタの推進効率記録を更新した.また,大口径プラズマスラスタ開発に向けて,前年度に設計製作した2MHz帯プラズマ源の基礎特性を評価し,高周波電力数kW帯において5x10^18m^-3 の大口径高密度プラズマを得ることに成功した. 4- ヘリコンMPDスラスタを用いて磁気ノズル中の高密度・高速プラズマ流の速度計測を実施し,磁力線が伸長すると思われる領域においてプラズマ流が急激に減速する現象を観測し,MHDプラズマ離脱に関連する興味深いデータが得られた. 5- 計算機シミュレーションにより,磁気ノズル中の運動量変換過程に関して解析を実施し,これまでに実験結果の解釈として提案してきた電子反磁性効果による運動量変換が支配的であることを確認し,さらにエネルギー損失のメカニズムに関して評価した. 6- FPGAおよびAD/DAコンバータを搭載した制御ボードを用いて,高周波電力の自動整合が可能なRFシステムを開発した.これをヘリコンスラスタに搭載し,これまでの高周波システムを用いた場合と同等の性能が得られることを確認し,スラスタの小型化につながる重要な技術を獲得した.

  5. 準定常負イオン源におけるビーム引出界面の物理過程と粒子ダイナミクス制御

    永岡 賢一, 宮本 賢治, 木崎 雅志, 高橋 和貴, 中野 治久

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))

    研究種目:Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))

    研究機関:National Institute for Fusion Science

    2018年10月9日 ~ 2023年3月31日

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    高性能負イオンビームの開発研究は、磁場閉じ込め核融合研究や大型加速器実験の進展を支える重要な基盤技術として、大電力化、定常化が進められてきた。本研究では、間近に迫る国際熱核融合実験炉(ITER)計画を進めるうえで、急務の課題となっているビーム光学設計の最適化のための課題解決を目指す。具体的には、マックスプランク研(ドイツ)で試験が開始されているITER用高周波負イオン源に、日本(核融合研)で開発されているビーム引出領域の負イオン挙動計測と負イオンビーム引出界面の密度分布計測を実施する。これにより、1000秒オーダーの準定常負イオン源において、負イオン生成からビーム引出までの負イオンダイナミクスの評価、及び電子が極めて少ない(1%以下)プラズマのビーム引出界面形成の物理モデルを構築することにより、ビーム光学設計の課題を解決し、準定常負イオンビームの飛躍的な高性能化を実現する。 2018年度は、共同研究のキックオフ会合をマックスプランク研究所で開催し、具体的な共同実験の提案を行い、計測装置の設計条件、設置環境、取り合い等の確認作業を行った。ビーム検出器は、日本側で設計製作を実施し、計測器の設置方法及び外部駆動方法に関する設計は、マックスrプランク研究所側で行うことに合意した。2019年度から具体的な計測器の設計、製作に取り掛かるための準備が完了でき、2018年度の当初予定通りの計画を実施できた。

  6. 双方向プラズマ加速によるスペースデブリ除去技術の開発

    高橋 和貴, 安藤 晃

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research Challenging Research (Exploratory)

    研究種目:Challenging Research (Exploratory)

    研究機関:Tohoku University

    2018年6月29日 ~ 2021年3月31日

    詳細を見る 詳細を閉じる

    宇宙環境の利用が促進される中スペースデブリ問題が深刻化している.本研究では,1台の電気推進機のみを用いた革新的なスペースデブリ除去の原理実証を目指して,双方向加速型プラズマ推進機の原理実証と実用化に向けた研究開発を行う.初年度である2018年度は,上流部と下流部の両者に開口端および磁気ノズルを有するプラズマ推進機を設計・製作し,双方向へのプラズマ噴射に関する実験を実施した.また,直径1m, 長さ2mのスペースチャンバーにおいて,推進機をスラストバランスへ接続し,デブリを模擬したターゲット板を別途振子へと接続し,プラズマ噴射によってそれぞれに加わる力の絶対値計測を実施した. 上記実験において,外部磁場配位を制御した際に,上流・下流域へと噴射されるプラズマ流束が大きく変化することが観測され,磁場配位によって双方向プラズマ加速が制御可能であることが実験的に明らかにされた.プラズマ分布計測によって,この双方向プラズマ噴射の変化はプラズマ生成部における密度分布の非対称性に起因していることが明らかになり,その詳細なメカニズム解明は今後の課題の一つである.また推力・ターゲットへの力の計測によって,双方向へ対称にプラズマが噴射される際には,推進機への正味の力をゼロとした状態でデブリを減速可能であることが実験的に実証された.また外部磁場制御によって,推進機の加速・減速および上述のスペースデブリ除去モードがスイッチ可能であることが示された.

  7. 金属燃料を用いたスパッタリング式新概念電気推進機の開発

    安藤 晃, 高橋 和貴, 小室 淳史

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research Challenging Research (Exploratory)

    研究種目:Challenging Research (Exploratory)

    研究機関:Tohoku University

    2018年6月29日 ~ 2021年3月31日

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    本研究では,超小型電気推進機の最大の問題である高圧ガスボンベを不要とするために,金属燃料を用いてスパッタリングによる大量質量放出によって推力を発生する新型推進機の原理実証と開発を行う.初年度は小型真空容器の整備と直流マグネトロンスパッタ銃を設計・製作し,アルゴンプラズマによるスパッタリングで推力が発生するかを実験的に検証し,本課題の原理実証と推力計測機の開発などを実施した. 小型真空容器は現有の内径26cmの容器を長さ70cm程度まで延長し,ターボ分子ポンプ排気セットによって10^-4 Pa台まで真空排気することが可能となっている.マグネトロンスパッタ銃からのスパッタリングにより,容器内部がターゲット材料でコーティングされる可能性が高いため,内壁は適宜防着フィルムを装着可能な状態にしてある.真空容器内部には変形振り子型スラストバランスを設置し,低価格LED変位計によってプラズマ発生・スパッタリング誘起に伴う変位を計測することが可能な構造となっている.スラストバランスに既知の力を与えた際に誘起される変位を予め計測しておくことで,推進機作動によって発生する力の絶対値計測を可能とした. ターゲット材料をスパッタリングが起こりやすい無酸素銅とし,マグネトロン放電によって数10W程度の電力でアルゴンプラズマを発生したところ,200 microN程度の推力が得られることが分かった.これがプラズマ生成によるものかスパッタリング現象によるものかを検証するために,ターゲット材料にスパッタ率が低い炭素を用いて同様の実験を行ったところ,同程度の電力を投入しても観測可能な推力は得られなかった.これらの結果より,スパッタリング現象による推力発生が可能であることが実験的に示されたといえる.

  8. 高強度光キャビティと高エネルギー負イオンの光中性化セルの開発

    安藤 晃, 石 禎浩, 津守 克嘉, 小室 淳史, 高橋 和貴

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目:Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究機関:Tohoku University

    2018年4月1日 ~ 2021年3月31日

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    核融合用中性粒子入射装置(NBI)の高性能化にとって重要な高周波負イオン源開発と中性化効率の向上を目指し研究開発を行った。特に、中性化効率が95%とほぼ完全に中性化できる光中性化セルの開発を目指してシミュレーションコード開発と同時に、光中性化セルに関する光学設計と高周波負イオン源を用いた負イオンビーム開発を行った。レーザー光とガス中性化を組み合わせることでビーム発散を抑えレーザー光強度も低減できることを明らかにした。

  9. イオン性ペアプラズマの界面構造の解明と負イオンビームの高性能化

    永岡 賢一, 高橋 和貴

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究種目:Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究機関:National Institute for Fusion Science

    2017年4月1日 ~ 2020年3月31日

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    負イオンビームは、高エネルギー領域でも電荷交換反応が利用できるため、核融合研究、素粒子原子核実験、医療用加速器など現在の最先端科学技術を支える重要な技術であり、その高性能化は急務の課題である。近年、負イオンビーム生成には、『イオン性ペアイオンプラズマ』と呼ばれる特異なプラズマの寄与の重要性が示されたが、その電磁場への応答など基本的性質はほとんど解明されていない。本研究では、ペアプラズマから負イオンビームが引き出される界面に積極的に擾乱を加え、ビーム引出界面の電場応答特性を実験的に明らかにする。この実験から得られるビーム引出界面を決めるパラメータ依存性に基づく理論モデルの構築と、それを用いたビーム引出電極構造の最適化により負イオンビームの飛躍的高性能化が本研究の目的である。 本研究では、負イオンビームの位相空間構造の評価、およびビーム発散角の時間変動の評価を実験的に行うことにより、ビーム光学特性を決定する物理パラメータの抽出をおこなった。これまでのシングルガウスビーム近似に基づく発散角の評価では、ビーム光学特性の性質は表現できず、ビームの垂直方向速度分布の広がり、マルチビーム光軸のずれ、イオン源プラズマに起因する発散角の時間振動振幅が非常に重要なパラメータであることを実験的に明らかにしてきた。これらのパラメータを比較することで、負イオンビーム加速器の具体的な最適化の指針が得られることが特に重要な成果である。

  10. 無電極スラスタ内のガス・プラズマ相互作用に伴う運動量輸送と制御

    高橋 和貴, 小室 淳史, 鷹尾 祥典, 安藤 晃

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究種目:Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究機関:Tohoku University

    2016年4月1日 ~ 2019年3月31日

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    本研究では,無電極スラスタ内のガス・プラズマ相互作用が運動量輸送・損失・推力発生に対して重要な効果を有しており,それらの理解と制御法を開拓することで,高密度プラズマ流発生と推進機高性能化が可能であることを明らかにした.その結果,磁気ノズルの発散から伸長を引き起こすプラズマ状態変化,磁気ノズル中を断熱膨張する電子の観測など,種々の興味深い現象も観測され,今後の学術研究の拡がりと推進機開発に寄与する成果が得られたといえる.また,高周波システムなどの周辺機器を含めた開発にも着手し,工学研究としての展開も可能な状態となった.

  11. 大気圧プラズマを用いた氷結晶中の水素結合の切断と融雪装置への応用

    安藤 晃, 小室 淳史, 高橋 和貴

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目:Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research

    研究機関:Tohoku University

    2015年4月1日 ~ 2018年3月31日

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    本研究ではその大気圧プラズマを用いて、力学的、もしくは熱的なエネルギーではなく、化学的なエネルギーによって砕氷・融雪を行う技術を開発することを目的とし、低温度環境下での放電リアクタの計測と低温下における放電特性の計測と行った。放電リアクタとしては最低温度-15度、最高温度100度ほどに変えることの出来るリアクタを作成した。また放電特性計測実験としては、異なるガス温度環境下における放電様相の変化について計測した。その結果、ガス温度の影響を大きく受けるのはストリーマの径と、陰極降下領域における発光強度であることがわかり、ストリーマの径に関しては平均換算電界にほぼ比例して変化していることが分かった。

  12. 磁気ノズルプラズマ流ダイナミクスの総合的理解と大電力スラスタへの研究展開

    安藤 晃, 高橋 和貴, 永岡 賢一, 國中 均, 小室 淳史

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

    研究種目:Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

    研究機関:Tohoku University

    2014年4月1日 ~ 2018年3月31日

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    本研究では,大電力電流駆動型であるMPDスラスタおよび高周波駆動無電流型であるヘリコンスラスタに代表される磁気ノズルプラズマスラスタを用いて,広範なパラメータ領域にわたる磁気ノズル中プラズマ流ダイナミクスに関する実験を実施した.その結果,前者のMPD方式においては磁気ノズル形状により放電電流分布を制御可能であり,その結果推進性能向上が可能であることを示し,後者のヘリコンスラスタでは自発的なプラズマ電流と磁気ノズルのローレンツ力によって推力が発生することを明らかにし,さらにはこれらを融合した新概念大電力電気推進機の開発へと研究を展開した.

  13. ヘリコンプラズマスラスターの推力発生機構の解明と大出力化

    高橋 和貴, 安藤 晃

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究種目:Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究機関:Tohoku University

    2013年4月1日 ~ 2016年3月31日

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    磁気ノズル無電極ヘリコンプラズマスラスターの推力発生機構の解明およびその大出力化に関する実験的・理論的研究を行った.推力成分の分解計測法を開発し,スラスター境界へと流入するプラズマ運動量,および磁気ノズル中で増加する軸方向運動量を直接計測することに成功した.これらの運動量計測結果とプラズマ構造計測を並列して行うことでプラズマダイナミクスと推力発生機構の関連性を明らかにすることに成功した. これらの学術的な知見を基盤として,高効率のスラスター開発,および大電力動作へ向けた開発を実施し,ヘリコンスラスターの高性能化を進め,最大推力60mN,最大比推力1800秒程度を得ることに成功した.

  14. パルスグロープラズマの高密度化と複合表面処理プロセスへの利用

    高木 浩一, 向川 政治, 高橋 和貴

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

    研究種目:Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

    研究機関:Iwate University

    2012年4月1日 ~ 2015年3月31日

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    パルスパワーにより大容量・高密度グロー放電プラズマを、低圧から大気圧まで広い気圧範囲で生成し、材料表面処理などへ活用することを目的として、パルス電源の開発と大容量・高密度グロープラズマの生成や、それをスラスターや、高分子材料の表面処理、DLC高速成膜などに活用した。プラズマ生成用電源では、IGBTスイッチング電源を開発した。得られたグロープラズマは、発散磁場などを利用して空間的に制御を行った。プラズマ密度は10e18m-3以上で、電子温度は1-9eVである。このプラズマで得られたスラストは15mNで、DLC成膜でもSP3/SP2比で0.55などのアモルファスカーボン成膜を実現した。

  15. ヘリコン源を用いた先進的無電極プラズマロケットエンジンの研究開発

    篠原 俊二郎, 谷川 隆夫, 羽田 亨, 船木 一幸, 西田 浩之, 山形 幸彦, 井 通暁, 高橋 和貴, 大西 直文, 桑原 大介

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目:Grant-in-Aid for Scientific Research (S)

    2009年5月11日 ~ 2014年3月31日

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    電気推進法は化学推進法より燃費が良い(高比推力)が、プラズマ生成・加速で電極がプラズマと接触する損耗で短寿命となる点があり、本研究ではこれを克服するため完全無電極で行った。 ヘリコン源開発と特性を評価した:74(0.3)cmの世界最大径(最小径)達成や生成効率則を確立し、ヘリコン波とTG波の役割を評価した。多数の加速スキームを提案した:ヘリコン源単独で最大比推力3,000秒、最大推力電力比16 mN/kWとなり、RMF法で励起磁場浸透やイオン速度上昇があった。REFやPA/ICRなどの手法も進めた。レーザー誘起蛍光法や高分解分光等の2次元計測、種々のスラストスタンド開発も行った。

  16. 新機能性探求へ向けたプラズマフォトニック結晶内部の直接波動計測

    高橋 和貴

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research

    研究種目:Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research

    2011年 ~ 2013年

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    本研究では,誘電率の周期的な構造から形成されるフォトニック結晶内部の電磁波を直接計測する実験系を構築することを目的としており,気体中に誘電率を発現可能な低気圧プラズマを用いて,マイクロ波周波数帯のフォトニックバンドギャップを発現させることに成功した.ここでは,ガス圧15Pa程度のアルゴン気体中に周期的構造を有した高電圧電極を設置し,400kHzの高周波放電により10の10乗程度のプラズマ周期的構造を形成した.結晶中にマイクロ波を導入した際の透過率計測により,周波数2-3GHz帯に周期構造に起因するバンドギャップが発現することが観測され,一次元モデルによりその理論的な解釈を与えた.

  17. 発散磁場配位中ダブルレイヤーイオン加速の制御と大出力化

    高橋 和貴

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Young Scientists (A)

    研究種目:Grant-in-Aid for Young Scientists (A)

    研究機関:Iwate University

    2010年 ~ 2012年

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    本研究では,磁気ノズル型の発散磁場配位環境下で生成した高密度高周波プラズマ中で自発的に形成されるダブルレイヤー構造に関連する粒子ダイナミクスの解明,および付随して生じるイオン加速現象の電気推進機への応用の可能性を検証した.永久磁石プラズマ源の開発と改良を行い,大口径イオンビーム励起に成功した.更に,無電極ヘリコンプラズマ源で得られる推力の計測を世界に先駆けて行った.

  18. 新方式大気圧低温プラズマ源の開発と応用

    藤原 民也, 高木 浩一, 高橋 和貴

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

    研究種目:Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

    研究機関:Iwate University

    2008年 ~ 2010年

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    従来のバリア放電に比べて、放電開始電圧が20%程度低いプラズマ源が開発された。プラズマ源はバリア表面に浮遊電位の銅箔を多数点在させたものであり、この新方式の放電機構が明らかになった。銅箔の周囲で電界が集中し、放電は初め銅箔で起こるが、やがて放電は2つの過程を経てバリア領域に移る。表面処理を行ったところ、水の接触角が86.2°であったポリエチレン表面が処理により75.0°に減少し、低温プラズマ源としてプロセスでの有効性を確かめた。

  19. 先進無電極電気推進機対応プラズマ源の研究開発

    高橋 和貴

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

    研究種目:Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

    研究機関:Iwate University

    2008年 ~ 2009年

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    永久磁石配列を用いて発散型磁場配位を形成し強磁場側にガラス管,高周波アンテナから構成されるプラズマ源を設置した,永久磁石利用発散プラズマ源を,直径約76cm,長さ約100cmの比較的大口径の真空容器に接続し,プラズマ源から排出されるイオンのエネルギー分布関数,プラズマ密度,プラズマ電位構造の計測を行った.その結果,プラズマ源出口近傍にダブルレイヤーによる電位降下が自発的に形成され,超音速イオンビームが励起されていることが明らかになり,これまでに行われた小型真空容器を用いた実験と比較し,観測された無電極イオン加速は下流域の境界条件の影響を受けていないことを実験的に示し,電気推進機への応用が原理上可能であることを示した.

  20. 無電極粒子加速を目指した永久磁石利用へリコン波プラズマ源の開発

    高橋 和貴

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Young Scientists (Start-up)

    研究種目:Grant-in-Aid for Young Scientists (Start-up)

    研究機関:Iwate University

    2007年 ~ 2008年

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    直径26cm,長さ30cmのステンレス製真空容器にガラス管を接続した真空容器の設計製作を行い,ガラス管周辺に可動式永久磁石アレイ二組を設置することで,下流側にカスプ磁場の存在しない発散型磁場配位の形成を実現した.真空容器内部にアルゴンガスを導入した後に,高周波ループアンテナに13.56MHz,250Wの高周波電力を,整合回路を介して投入することで最大5×10^<11>cm^<-3>の高密度プラズマの生成に成功した.また,静電イオンエネルギーアナライザーの設計製作を行い,更にパルスラングミュアプローブ法を用いたイオンエネルギー分布関数の計測回路の設計・製作を行った.その結果,イオンエネルギー分布関数の高精度計測が可能であることを示した. 上述の計測系を用いて,生成したプラズマのパラメータ計測を行ったところ,2mTorr以下の低圧力領域において,磁力線が発散する領域において急激な電位降下が起こることを観測した.また,この電位降下の値はアルゴンガス圧を下げるに伴い上昇していくことを実験的に明らかにした.ここで観測される電位構造は,ダブルレイヤー形成及びボルツマン則に従う電位形成という両者の観点から検討した結果,ダブルレイヤー形成によって電位降下が起きていることを明確に示した.更に電位下降の下流側においてイオンエネルギー分布関数の計測を行い,ダブルレイヤー形成に伴う静電イオン加速が起きていることを明らかにした.

  21. 磁化プラズマ中電子サイクロトロン周波数帯左旋円偏波の伝搬・減衰機構の解明

    高橋 和貴

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for JSPS Fellows

    研究種目:Grant-in-Aid for JSPS Fellows

    研究機関:Tohoku University

    2004年 ~ 2006年

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    前年度まで,不均一磁化プラズマ中で電子サイクロトロン共鳴(ECR)加熱を行った際に,ECR点近傍にダブルレイヤーと呼ばれる非線形電位構造が形成されることを明らかにし,方位角方向モード数m=+1,及びm=-1の電磁波を入射した際には,半径方向中心領域,及び周辺領域にそれぞれダブルレイヤーが形成されることを明らかにしている.本年度は,この電位構造形成機構と電子サイクロトロン波の伝搬機構を体系的に解明するために詳細な実験を行い,以下のことが明らかになった.また,ダブルレイヤー形成時における粒子ダイナミクスを解明するために,オーストラリア国立大学との共同研究を展開した. 1.方位角方向モード数m=±1モードを選択的に入射したところ,径方向偏波方向反転の結果,m=+1ではプラズマ断面の中心領域,m=-1では周辺領域のみで右旋偏波となり,この領域で選択的に波動が吸収されることが明らかになった. 2.上記1の波動吸収領域と,ダブルレイヤーが形成される位置が一致することを明らかにし,右旋偏波の領域のみでダブルレイヤーが形成されることを実験的に明らかにした. 3.上記1の波動伝搬特性は,実験室プラズマ中の境界条件を考慮した波動解析によって明確に説明できることを明らかにした.更に,有限要素法を用いたコンピューターシミュレーションにおいても同様の現象が起こることを明らかにした. 4.ヘリコン波プラズマ中にダブルレイヤーが形成される際の電子エネルギー分布関数(EEDF)計測に関して,海外の研究者と共同研究を展開し,パルスラングミュアプローブ法を用いた計測系の構築を達成した. 5.上記4の計測系を用いてEEDFの計測を行い,ダブルレイヤーが境界条件の一つとして振る舞い,高電位側と低電位側でEEDFが大きく異なることが観測された.高電位側ではEEDFはマクスウェル分布に従わず,ダブルレイヤーの電位障壁に対応するエネルギーにおいてマクスウェル分布からの逸脱が起こることが明らかになった. 以上の結果,磁化プラズマ中電子サイクロトロン波の伝搬機構と,電子サイクロトロン共鳴加熱に伴い形成される電位構造機構を体系的に解明し,マイクロ波入射モードによるプラズマ電位構造制御法を提唱することに成功した.更にヘリコン波プラズマ中ダブルレイヤー形成に関する粒子ダイナミクスに関する共同研究を行い,電子の振る舞いを明らかにした.

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社会貢献活動 1

  1. 出前講義

    2013年12月5日 ~

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    出前講義@仙台2高

メディア報道 35

  1. 無電極プラズマ宇宙推進機の性能向上に成功 ~大電力・長寿命電気推進による宇宙輸送技術の実現へ前進~ 執筆者本人

    日刊工業新聞社 日刊工業新聞

    2022年11月11日

    メディア報道種別: 新聞・雑誌

  2. 惑星探査衛星に搭載 長寿命電気エンジン

    日本経済新聞社 日本経済新聞 https://www.nikkei.com/article/DGKKZO66471350Q0A121C2TJM000/

    2020年11月

    メディア報道種別: 新聞・雑誌

  3. プラズマ電子冷却解明

    日刊工業新聞社 日刊工業新聞

    2020年11月

    メディア報道種別: 新聞・雑誌

  4. 東北大、磁気ノズルを用いた無電極プラズマ推進機を開発

    日本経済新聞社 日本経済新聞 https://r.nikkei.com/article/DGXLRSP542446_28102020000000?s=6

    2020年10月

    メディア報道種別: インターネットメディア

  5. 東北大、将来の宇宙用大推力電気推進エンジン「ヘリコンスラスタ」を開発中

    マイナビニュース マイナビニュース https://news.mynavi.jp/article/20201030-1445534/

    2020年10月

    メディア報道種別: インターネットメディア

  6. Explore a selection of 2019's highly downloaded research in Physics

    Springer Nature Explore a selection of 2019's highly downloaded research in Physics https://www.springernature.com/jp/researchers/campaigns/highlights/physics

    2019年3月

    メディア報道種別: インターネットメディア

  7. Man Made Space Debris are Threatening our Dreams of Conquering the Stars

    Perfectly Plain https://perfectly-plain.com/2019/02/25/space-junk-travel-science-problem/

    2019年2月

    メディア報道種別: インターネットメディア

  8. 宇宙ごみ、衛星のエンジンで掃除

    日本経済新聞 電子版 https://www.nikkei.com/article/DGXMZO37938810Z11C18A1XY0000/

    2018年11月

    メディア報道種別: 新聞・雑誌

  9. 宇宙ゴミ プラズマで掃除

    日経産業新聞 2018年11月20日 16面

    2018年11月

    メディア報道種別: 新聞・雑誌

  10. スペースデブリ:無電極プラズマ推進機で除去

    日刊工業新聞 平成30年10月22日 19面

    2018年10月

    メディア報道種別: 新聞・雑誌

  11. A New Ion-Thruster Concept Could Make Space Habitable for Satellites Again

    Engineering.com https://www.engineering.com/DesignerEdge/DesignerEdgeArticles/ArticleID/17778/A-New-Ion-Thruster-Concept-Could-Make-Space-Habitable-for-Satellites-Again.aspx

    2018年10月

    メディア報道種別: インターネットメディア

  12. SCIENTISTS WANT TO USE A PLASMA BEAM TO PUSH SPACE JUNK OUT OF ORBIT

    Futurism https://futurism.com/the-byte/space-junk-plasma-beam

    2018年10月

    メディア報道種別: インターネットメディア

  13. Scientists propose blasting space junk out of orbit with powerful plasma beam

    Big Think https://bigthink.com/technology-innovation/how-much-space-debris-exists

    2018年10月

    メディア報道種別: インターネットメディア

  14. New Solution to the Space Junk Problem – Burn it up with Plasma Beams

    Technology Org https://www.technology.org/2018/10/03/new-solution-to-the-space-junk-problem-burn-it-up-with-plasma-beams/

    2018年10月

    メディア報道種別: インターネットメディア

  15. A New Solution to the Space Junk Problem. Spacecraft with Plasma Beams to Force Space Junk to Burn Up

    University Today https://www.universetoday.com/140120/a-new-solution-to-the-space-junk-problem-spacecraft-with-plasma-beams-to-force-space-junk-to-burn-up/

    2018年10月

    メディア報道種別: インターネットメディア

  16. Plasma thruster: New space debris removal technology

    Space daily https://www.spacedaily.com/reports/Plasma_thruster_New_space_debris_removal_technology_999.html

    2018年10月

    メディア報道種別: インターネットメディア

  17. Raumfahrt: Forscher wollen Weltraumschrott aus dem Orbit pusten

    Trends der Zukunft https://www.trendsderzukunft.de/raumfahrt-forscher-wollen-weltraumschrott-aus-dem-orbit-pusten/

    2018年10月

    メディア報道種別: インターネットメディア

  18. Send up a satellite to zap space junk if you want Earth's orbit to be clean, say boffins

    The Register https://www.theregister.co.uk/2018/09/28/satellite_zaps_space_junk/

    2018年9月

    メディア報道種別: インターネットメディア

  19. Two-way ion thruster could blow space junk out of orbit

    New Atlas https://newatlas.com/two-way-plasma-thruster-space-debris/56548/

    2018年9月

    メディア報道種別: インターネットメディア

  20. Helicon Plasma Thruster: New Technology for Space Debris Removal

    AZoQuantum https://www.azoquantum.com/News.aspx?newsID=6175

    2018年9月

    メディア報道種別: インターネットメディア

  21. Plasma thruster: New space debris removal technology

    EurekAlert https://www.eurekalert.org/pub_releases/2018-09/tu-ptn092718.php

    2018年9月

    メディア報道種別: インターネットメディア

  22. Plasma thruster: New space debris removal technology

    Phys Org https://phys.org/news/2018-09-plasma-thruster-space-debris-technology.html

    2018年9月

    メディア報道種別: インターネットメディア

  23. New Space Junk Solution Would Clean Up Debris With Ion Beams

    Yahoo! https://finance.yahoo.com/news/space-junk-solution-clean-debris-170300703.html

    2018年9月

    メディア報道種別: インターネットメディア

  24. New Space Junk Solution Would Clean Up Debris With Ion Beams

    Popular Mechanics https://www.popularmechanics.com/space/satellites/a23490588/new-space-junk-removal-system/

    2018年9月

    メディア報道種別: インターネットメディア

  25. Recreating outer space in the lab

    Science Daily https://www.sciencedaily.com/releases/2018/02/180214093853.htm

    2018年2月

    メディア報道種別: インターネットメディア

  26. Recreating outer space in the lab: Extending thermodynamics to out of equilibrium electron gas in a magnetic nozzle

    EurekAlert https://www.eurekalert.org/pub_releases/2018-02/tu-ros021318.php

    2018年2月

    メディア報道種別: インターネットメディア

  27. Recreating outer space in the lab

    Space daily https://www.spacedaily.com/reports/Recreating_outer_space_in_the_lab_999.html

    2018年2月

    メディア報道種別: インターネットメディア

  28. Recreating outer space plasma systems in the lab

    Phys Org https://phys.org/news/2018-02-recreating-outer-space-plasma-lab.html

    2018年2月

    メディア報道種別: インターネットメディア

  29. On the road to creating an electrodeless spacecraft propulsion engine

    EurekAlert https://www.eurekalert.org/pub_releases/2017-07/tu-otr070317.php

    2017年7月

    メディア報道種別: インターネットメディア

  30. On the road to creating an electrodeless spacecraft propulsion engine

    Science Daily https://www.sciencedaily.com/releases/2017/06/170616121813.htm

    2017年6月

    メディア報道種別: インターネットメディア

  31. On the road to creating an electrodeless spacecraft propulsion engine

    Phys Org https://phys.org/news/2017-06-road-electrodeless-spacecraft-propulsion.html

    2017年6月

    メディア報道種別: インターネットメディア

  32. New plasma source favorable for hydrogen negative ion beam is developed

    EurekAlert https://www.eurekalert.org/pub_releases/2016-04/tu-nps040116.php

    2016年4月

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  33. New plasma source favorable for hydrogen negative ion beam is developed

    Phys Org https://phys.org/news/2016-04-plasma-source-favorable-hydrogen-negative.html

    2016年4月

    メディア報道種別: インターネットメディア

  34. Performance degradation mechanism of a helicon plasma thruster

    EurekAlert https://www.eurekalert.org/pub_releases/2015-05/tu-pdm051315.php

    2015年5月

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  35. Performance degradation mechanism of a helicon plasma thruster

    Phys Org https://phys.org/news/2015-05-degradation-mechanism-helicon-plasma-thruster.html

    2015年5月

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その他 23

  1. 高密度・小型・高周波プラズマ技術の開発と宇宙・地上産業への応用

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    高密度・小型・高周波プラズマ技術の開発と宇宙・地上産業への応用

  2. 半導体シールドパッケージ用の小型磁性体スパッタリング装置開発

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    半導体シールドパッケージ用の小型磁性体スパッタリング装置開発

  3. 磁性材料高速スパッタ装置の開発と磁気デバイス応用

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    磁性材料高速スパッタ装置の開発と磁気デバイス応用

  4. ヘリコンプラズマによる小型高速TSVエッチャーの開発

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    ヘリコンプラズマによる小型高速TSVエッチャーの開発を行う.

  5. 磁気ノズルヘリコンプラズマ宇宙推進機の学理と開発

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    磁気ノズルヘリコンプラズマ宇宙推進機の学理と開発

  6. 高周波プラズマスラスタ中の中性粒子-プラズマ相互作用

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    高周波プラズマスラスタ中の中性粒子-プラズマ相互作用に関する学術的研究を行う.

  7. ミニマルプラズマ装置開発

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    ミニマルプラズマ装置開発

  8. 高効率プラズマ生成装置の開発とミニマルエッチングプロセスへの応用

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    東北大学でこれまでに開発してきた有磁場型の誘導結合性プラズマまたはヘリコンプラズマ源へエッチングガスであるSF6を導入し,Siウエハの高速反応性イオンエッチングに関する実験的研究を行う.ここでは,プラズマ生成へと投入された高周波電力の伝送効率の評価,各種プラズマパラメータの評価,Siウエハのエッチングレートの評価等を実施し,ミニマル装置における高速エッチングプロセス確立へ向けた基盤技術を確立する.

  9. 超高速小型エッチング装置の開発

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    高密度プラズマ生成が可能な誘導結合性放電または軸方向磁場を印加したヘリコン波放電に収束型磁場を重畳することでプラズマの輸送効率を最大限に高め,基板付近のプラズマの高密度化を実現することで,超高速エッチングレートを達成することを目的としている.

  10. 磁気ノズルヘリコンプラズマ中の荷電粒子挙動解明と無電極電気推進機の開発

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    磁気ノズルヘリコンプラズマ中の荷電粒子挙動解明と無電極電気推進機の開発を行う

  11. 無電極電気推進開発へ向けたヘリコンプラズマの磁気ノズル離脱現象

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    無電極電気推進開発へ向けたヘリコンプラズマの磁気ノズル離脱現象に関する研究を行う

  12. 低気圧環境下での超高密度イオン生成技術の開発と電気推進への応用

    詳細を見る 詳細を閉じる

    低気圧環境下での超高密度イオン生成技術の開発と電気推進への応用に関する研究を行う

  13. 磁気ノズルを用いたプラズマモーメント変換と電気推進機応用

    詳細を見る 詳細を閉じる

    磁気ノズルを用いたプラズマモーメント変換と電気推進機応用に関して研究する.

  14. 小型・高速TSVプラズマエッチング装置の開発に関する研究

    詳細を見る 詳細を閉じる

    小型・高速TSVプラズマエッチング装置の開発に関する研究を共同で行う.

  15. ヘリコンプラズマを用いた無電極電気推進機の推力発生機構の解明

    詳細を見る 詳細を閉じる

    ヘリコンプラズマを用いた無電極電気推進機の推力発生機構の解明を行う

  16. 無電極ヘリコンプラズマ推進機の開発

    詳細を見る 詳細を閉じる

    無電極ヘリコンプラズマ推進機の開発

  17. プラズマ物理・電気推進応用に関する研究

    詳細を見る 詳細を閉じる

    プラズマ物理・電気推進応用に関する研究を行う

  18. 完全無電極プラズマ推進機の推力計測とモーメント解析

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    完全無電極プラズマ推進機の推力計測とモーメント解析を行う.

  19. プラズマ中無電極静電イオン加速の制御と長寿命イオンエンジンへの先進応用

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    プラズマ中無電極静電イオン加速の制御と長寿命イオンエンジンへの先進応用を行う.

  20. プラズマ中非線形電位構造による静電粒子加速の新型イオンエンジンへの展開

    詳細を見る 詳細を閉じる

    プラズマ中非線形電位構造による静電粒子加速の新型イオンエンジンへの展開を行う.

  21. 無電極イオンビーム生成装置の開発と性能改善

    詳細を見る 詳細を閉じる

    無電極イオンビーム生成装置の開発と性能改善を行う.

  22. 宇宙空間エネルギー開発に向けた電気推進機出力特性の長時間安定制御法の確立

    詳細を見る 詳細を閉じる

    宇宙空間エネルギー開発に向けた電気推進機出力特性の長時間安定制御法の確立を行う.

  23. 磁気ノズルヘリコンプラズマの生成と応用

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    磁気ノズルヘリコンプラズマの生成と応用に関する国際共同研究

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