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JP2002008892A - Plasma analyzing device and method - Google Patents

Plasma analyzing device and method

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Publication number
JP2002008892A
JP2002008892A JP2000190217A JP2000190217A JP2002008892A JP 2002008892 A JP2002008892 A JP 2002008892A JP 2000190217 A JP2000190217 A JP 2000190217A JP 2000190217 A JP2000190217 A JP 2000190217A JP 2002008892 A JP2002008892 A JP 2002008892A
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JP
Japan
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plasma
planet
analysis
equation
ion
Prior art date
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Application number
JP2000190217A
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Japanese (ja)
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JP3735704B2 (en
Inventor
Koutetsu Shimazu
浩哲 島津
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National Institute of Information and Communications Technology
Original Assignee
Communications Research Laboratory
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a plasma analyzing method and device whereby three- dimensional simulation can be made even if the system is such that chemical reactions of ions are produced. SOLUTION: This plasma analyzing device equipped with an input means, calculating means, and output means for analyzing a plasma is provided with a plasma analyzing means by means of the equation of motion and the Maxwell' s equations, a boundary conditions setting means to give the boundary conditions of the plasma, and an ion chemical reaction condition setting means to set the condition about the ion chemical reactions of the plasma.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】プラズマ解析装置および解析
方法に関するものである。特に,宇宙空間のプラズマを
シミュレーションモデルにして記述した運動方程式と電
磁界のマックスウェル方程式からプラズマ密度や速度の
分布と電磁界とを,イオンの化学反応が生じる系におい
ても三次元でシミュレーションできるものである。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a plasma analyzer and an analysis method. In particular, it is possible to simulate the distribution of plasma density and velocity and the electromagnetic field in three dimensions from the equation of motion and the Maxwell's equation of the electromagnetic field, which describe the plasma in space as a simulation model, even in a system where ion chemical reactions occur. It is.

【0002】本発明は,宇宙開発関連産業,プラズマ工
学分野等で利用できるものである。
[0002] The present invention can be used in the space development related industry, the field of plasma engineering, and the like.

【0003】[0003]

【従来の技術】太陽風と惑星のプラズマの相互作用等の
プラズマ現象の計算機シミュレーションにおいて,イオ
ンを粒子,電子を流体として扱うハイブリットコードが
使われてきた。惑星を非磁性体の固体球とみなすモデル
を使用し,太陽風と惑星とのプラズマ相互作用をシミュ
レーションすることができる。ハイブリットコードを宇
宙プラズマに適用した例は次の論文に説明されている。
2. Description of the Related Art In computer simulations of plasma phenomena such as the interaction between the solar wind and the plasma of a planet, a hybrid code that treats ions as particles and electrons as fluid has been used. Using a model that regards the planet as a non-magnetic solid sphere, the plasma interaction between the solar wind and the planet can be simulated. An example of applying the hybrid code to space plasma is described in the following paper.

【0004】(1)Leroy,M.M.,D.Win
ske,C.C.Goodrich,C.S.Wu,a
nd K.Papadopoulos,”The st
ructure of perpendicular
bow shocks”,Journal of Ge
ophysical Research, vol.8
7,pp.5081−5094(1982)。
(1) Leroy, M .; M. , D. Win
ske, C.I. C. Goodrich, C .; S. Wu, a
nd K. Papadopoulos, "The best
ructure of perpendicular
bow shocks ", Journal of Ge
Ophthalmic Research, vol. 8
7, pp. 5081-5094 (1982).

【0005】図12(a)は惑星を非磁性体の固体とみ
なし,太陽風と惑星とのプラズマ相互作用を解析するモ
デルを示す。
FIG. 12A shows a model for analyzing a plasma interaction between a solar wind and a planet, considering the planet as a non-magnetic solid.

【0006】惑星110を非磁性体の固体球とみなし,
プラズマ流である太陽風が照射されることを示してい
る。惑星に照射する太陽風のプラズマイオンは惑星表面
で反射し,一部イオンは惑星内部に侵入し,内部で消滅
するモデルである。
Considering the planet 110 as a non-magnetic solid sphere,
This shows that the solar wind, which is a plasma stream, is irradiated. In this model, the solar wind plasma ions that irradiate the planet are reflected on the planet's surface, and some ions enter the planet and disappear inside.

【0007】このモデルについて,ハイブリッドコード
によりシミュレーションした結果は次の論文等で詳細に
説明されている。
[0007] The results of simulating this model with a hybrid code are described in detail in the following papers and the like.

【0008】(2)Shimazu,H.,”Thre
e−dimensional hybrid simu
lation of magnetized plas
maflow around an obstacl
e”,Earth,Planets and Spac
e, vol.51,pp383−393(199
9)。
(2) Shimazu, H .; , "Thre
e-dimensional hybrid simu
ration of magnetized plus
maflow around an obstacl
e ", Earth, Planets and Spac
e, vol. 51, pp 383-393 (199
9).

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】先行技術の説明 惑星の上層に電離層が存在する場合には,図12(a)
のように惑星を固体と見做して,太陽風との相互作用を
シミュレーションすることは実際に合わないものであ
る。実際の惑星の上層には電離層があり,惑星をプラズ
マ塊と見做すことができる。そこで,本出願の発明者
は,惑星をプラズマ塊としてシミュレーションを試みた
(「太陽風と火星金星型惑星との相互作用の3次元ハイ
ブリッドシミュレーション」地球惑星圏学会第106回
総会・講演会,仙台市民会館,1999年11月9日−
12日,講演番号B12−P054で発表)。
Description of the Prior Art In the case where the ionosphere exists above the planet, FIG.
Simulating the interaction with the solar wind, assuming that the planet is a solid as in the above, does not really fit. Above the actual planet is the ionosphere, which can be thought of as a plasma mass. Therefore, the inventor of the present application attempted a simulation using a planet as a plasma mass ("3D hybrid simulation of the interaction between the solar wind and Mars Venus-type planet", The 106th Annual Meeting and Lecture of the Geoscience Society of Japan, Sendai Citizen) Hall, November 9, 1999-
Announced at Lecture Number B12-P054 on the 12th).

【0010】図12(b)は惑星を半径Rの球のプラズ
マ塊として扱い,太陽風がプラズマ塊に照射するモデル
を示す。
FIG. 12 (b) shows a model in which the planet is treated as a plasma mass of a sphere having a radius R and the solar wind irradiates the plasma mass.

【0011】図12(b)において,110は惑星であ
り,プラズマ塊である。惑星に照射する太陽風のイオン
(H+ )は惑星内部に入り,惑星内のイオン(O+ )と
混合することもある。
In FIG. 12B, reference numeral 110 denotes a planet, which is a plasma mass. The ions (H + ) of the solar wind irradiating the planet enter the interior of the planet and sometimes mix with the ions (O + ) in the planet.

【0012】このモデルについて,ハイブリットコード
を使用して,イオンの運動方程式とマックス方程式を解
いて,プラズマ密度,速度分布および電磁界を計算機シ
ミュレーションした結果を模式的に表したものを図13
に示す。
FIG. 13 schematically shows the results of computer simulation of the plasma density, velocity distribution, and electromagnetic field by solving the equation of motion and the maximum equation of ions using the hybrid code for this model.
Shown in

【0013】図13において,110は惑星であり,プ
ラズマ塊である。111は衝撃波(バウショックであ
り,以後ショックと称する)。図13に示されるように
太陽風は超音速のプラズマ流であり,このプラズマ流が
惑星の磁気圏に入る時に前面にショック111が生じ
る。
In FIG. 13, reference numeral 110 denotes a planet, which is a plasma mass. 111 is a shock wave (a bow shock, hereinafter referred to as a shock). As shown in FIG. 13, the solar wind is a supersonic plasma flow, and when this plasma flow enters the magnetosphere of the planet, a shock 111 is generated on the front.

【0014】図14(a)は,プラズマ塊モデルにより
解析する時のパラメータを示す。図14図(b)は初期
条件および境界条件を与えるモデルを示す。図14
(b)において,磁束密度は次式により与えられる。
FIG. 14A shows parameters used for analysis using a plasma lump model. FIG. 14B shows a model that gives the initial condition and the boundary condition. FIG.
In (b), the magnetic flux density is given by the following equation.

【0015】[0015]

【数1】 (Equation 1)

【0016】シミュレーションは宇宙空間を64×64
×64に分割された空間(格子空間)とし,その内部の
粒子密度,粒子速度等の平均値を格子点におけるそれぞ
れの値とする。そして,格子点での値をデータとして差
分化した運動方程式,マックスウェル方程式等を使用し
て宇宙プラズマ現象をシミュレーションした。
In the simulation, the outer space is 64 × 64
A space (lattice space) divided into × 64, and the average values of the particle density, particle velocity, and the like inside the space are defined as the respective values at the lattice points. The cosmic plasma phenomenon was simulated using the equation of motion, the Maxwell equation, and the like, in which the values at the lattice points were converted into data.

【0017】シミュレーションにおけるアルベン速度V
A と光速度cの比をVA /c=ωci/ωpi=1.0×1
-4とした。ωciはイオンのサイクロトロン角周波数で
ある。ωpiはイオンプラズマ振動の角周波数である。
Alben velocity V in simulation
The ratio of A to the speed of light c is expressed as V A / c = ω ci / ω pi = 1.0 × 1
0-4 . ω ci is the cyclotron angular frequency of the ion. ω pi is the angular frequency of the ion plasma oscillation.

【0018】熱圧力と磁気圧力の比は電子とイオンにつ
いて,βe =βi =1とした。太陽風の速度はvSW=4
.0VA である。
The ratio of the thermal pressure to the magnetic pressure was β e = β i = 1 for electrons and ions. The speed of the solar wind is v SW = 4
. 0V A.

【0019】電離層に包まれた惑星を半径Rのプラズマ
球として表現する。太陽風はx軸方向に左から右に流
れ,磁束密度はy方向である。初期状態において,太陽
風の動圧と惑星プラズマの圧力はほぼつりあっている。
Lはシミュレーションする宇宙空間の大きさを示す。プ
ラズマ球へのイオンの供給率は0.256ωpiである。
A planet wrapped in the ionosphere is represented as a plasma sphere of radius R. The solar wind flows from left to right in the x-axis direction, and the magnetic flux density is in the y-direction. In the initial state, the dynamic pressure of the solar wind and the pressure of the planetary plasma are almost balanced.
L indicates the size of the outer space to be simulated. The supply rate of ions to the plasma sphere is 0.256 ω pi .

【0020】図15(a),(b),(c)は,惑星を
プラスマ球としたモデルにおけるシミュレーション結果
を示す。
FIGS. 15A, 15B, and 15C show simulation results of a model using a planet as a plasma sphere.

【0021】図15(a)はy=L/2での断面図であ
り,シミュレーション開始後,ωcit=37.5の時点
でのイオン速度のx成分を示す。イオン速度はVix/
Aで表している。図13(a)において,惑星中心は
座標(102.4,102.4)にあり,太陽風はx軸
方向(左から右)に吹いている。図示のようにショック
が形成される。惑星半径は,R=6.4rL である(r
L =vSW/ωci)である。
FIG. 15A is a cross-sectional view at y = L / 2, and shows the x component of the ion velocity at the time of ωcit = 37.5 after the start of the simulation. The ion velocity is Vix /
It is represented by VA . In FIG. 13A, the center of the planet is at coordinates (102.4, 102.4), and the solar wind is blowing in the x-axis direction (from left to right). A shock is formed as shown. The planet radius is R = 6.4r L (r
L = v SW / ω ci ).

【0022】図15(b)はy=L/2での断面図にお
ける磁束密度の大きさを示す。磁束密度は|B|/Bo
で表している(Boは初期条件で与えた磁束密度の大き
さである)。図15(c)はy=L/2での断面図にお
ける惑星の酸素イオンの分布を示す。図16(a)は
x=L/2での断面図であり,シミュレーション開始
後,ωcit=37.5の時点でのシミュレーション結果
での磁束密度の大きさを示す。図16(a)において,
惑星は実線の円で示され,ショック面は惑星を囲むぼん
やりした円で示される。図16(a)のように,シミュ
レーションではショックの惑星からの高さはz軸の正方
向で大きく,z軸の負方向で小さい(ショック面は惑星
に対してz軸の正方向にずれている。
FIG. 15B shows the magnitude of the magnetic flux density in the sectional view at y = L / 2. The magnetic flux density is | B | / Bo
(Bo is the magnitude of the magnetic flux density given in the initial condition). FIG. 15C shows the distribution of oxygen ions of the planet in a cross-sectional view at y = L / 2. FIG. 16 (a)
FIG. 4 is a cross-sectional view at x = L / 2, showing the magnitude of magnetic flux density as a result of the simulation when ω cit = 37.5 after the start of the simulation. In FIG. 16A,
Planets are indicated by solid circles, and shock surfaces are indicated by hazy circles surrounding the planet. As shown in FIG. 16 (a), in the simulation, the height of the shock from the planet is large in the positive direction of the z-axis and small in the negative direction of the z-axis. I have.

【0023】これは,実際の観測結果と異なり,実際の
観測結果はショックの惑星からの高さは,図16(c)
に示すようにz軸の正方向で小さく,z軸の負方向で大
きい(ショック面は惑星に対してz軸の負方向にずれて
いる)ことが観測されている。
This is different from the actual observation result. The actual observation result shows the height of the shock from the planet, as shown in FIG.
As shown in the figure, it has been observed that it is small in the positive direction of the z-axis and large in the negative direction of the z-axis (the shock surface is shifted in the negative direction of the z-axis with respect to the planet).

【0024】図16(b)は x=3L/4での断面図
であり,シミュレーション開始後,ωcit=37.5の
時点での磁束密度の大きさを示す。
FIG. 16B is a cross-sectional view at x = 3L / 4, and shows the magnitude of the magnetic flux density at ω cit = 37.5 after the start of the simulation.

【0025】上記の太陽風と惑星プラズマの相互作用の
モデルでは,惑星の高層で生じるイオン反応(光電離や
荷電交換等)が扱われていなかった。そのためショック
面と惑星との位置関係のシミュレーション結果が必ずし
も正しいものではなかった。
The above model of the interaction between the solar wind and the planetary plasma does not deal with ionic reactions (photoionization, charge exchange, etc.) occurring in the high layers of the planet. Therefore, the simulation result of the positional relationship between the shock surface and the planet was not always correct.

【0026】本発明は,イオンの化学反応が生じるプラ
ズマ系においても正確に三次元でシミュレーションでき
るプラズマ解析装置および方法を提供することを目的と
する。
An object of the present invention is to provide a plasma analysis apparatus and method capable of accurately performing three-dimensional simulation even in a plasma system in which a chemical reaction of ions occurs.

【0027】[0027]

【課題を解決するための手段】図1は,本発明の基本構
成を示す。
FIG. 1 shows the basic configuration of the present invention.

【0028】図1において,1は初期条件保持手段であ
って,入力手段6により入力された初期条件を入力する
ものである。2はプラズマの境界条件保持手段であっ
て,入力手段6により入力されたプラズマ境界条件を保
持するものである。3はイオン化学反応条件保持手段で
あって,入力手段6により入力されたプラズマの化学反
応についての条件を保持するものである。4はプラズマ
解析手段であって,粒子の運動方程式,マックスウェル
方程式,初期条件,境界条件,イオン化学反応条件およ
びプラズマ状態を表すデータ(イオン生成率等のデー
タ)によりプラズマ解析をするものである。5は解析結
果出力手段であって,解析結果を出力するものである。
6は入力手段である。7はプラズマの状態データ保持手
段である。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes initial condition holding means for inputting initial conditions input by the input means 6. Reference numeral 2 denotes a plasma boundary condition holding unit that holds the plasma boundary condition input by the input unit 6. Reference numeral 3 denotes ion chemical reaction condition holding means for holding conditions for the chemical reaction of the plasma inputted by the input means 6. Reference numeral 4 denotes a plasma analysis means for performing a plasma analysis based on particle motion equations, Maxwell equations, initial conditions, boundary conditions, ion chemical reaction conditions, and data representing the plasma state (data such as ion generation rate). . Reference numeral 5 denotes an analysis result output means for outputting an analysis result.
6 is an input means. Reference numeral 7 denotes a plasma state data holding unit.

【0029】図1の本発明の基本構成の動作を説明す
る。
The operation of the basic configuration of the present invention shown in FIG. 1 will be described.

【0030】入力手段6により,初期条件,プラズマの
境界条件,プラズマに生じる化学反応の条件を入力す
る。また,プラズマのイオンサイクロトロン周波数,イ
オン生成率等のプラズマ状態データを入力し,状態デー
タ保持手段7に保持する。プラズマ解析手段4は,初期
条件,境界条件,イオン化学反応条件およびプラズマの
状態データによりプラズマに生じる状態を解析する。出
力手段5は求められたプラズマ状態を出力する。
The input means 6 inputs initial conditions, boundary conditions of plasma, and conditions of a chemical reaction occurring in plasma. Further, plasma state data such as the ion cyclotron frequency of the plasma and the ion generation rate are input and held in the state data holding means 7. The plasma analysis means 4 analyzes a state generated in the plasma based on initial conditions, boundary conditions, ion chemical reaction conditions, and plasma state data. The output means 5 outputs the obtained plasma state.

【0031】化学反応条件は,例えば,太陽風と惑星の
相互作用の場合,太陽風のイオン(H+ )と惑星イオン
(O+ )とした時、 H+ +O→H+O+ (惑星プラズマ) とする等である。O,Hはイオン化していない原子なの
で,解析においてプラズマから除かれる。このような化
学反応条件の場合,イオン反応のため,電流変化となっ
てプラズマの運動などに影響するものである。後述する
が,太陽風と惑星イオンとの相互作用のシミュレーショ
ンにおいて,本発明のシミュレーション装置および方法
によれば,惑星とショックの高さの関係は,前述の本発
明に先行する方法では,得られなかったのであるが,図
8に示すように実際の観測結果と一致するようになっ
た。
The chemical reaction conditions include, for example, in the case of the interaction between the solar wind and the planet, when the ion (H + ) of the solar wind and the planetary ion (O + ) are set, H + + O → H + O + (planetary plasma). It is. O and H are atoms that are not ionized, and are excluded from the plasma in the analysis. Under such a chemical reaction condition, a current change occurs due to an ion reaction, which affects the motion of the plasma. As will be described later, in the simulation of the interaction between the solar wind and the planetary ions, according to the simulation apparatus and method of the present invention, the relationship between the planet and the height of the shock cannot be obtained by the method prior to the present invention. However, as shown in FIG. 8, the results became consistent with the actual observation results.

【0032】本発明によれば,プラズマの初期条件,境
界条件だけでなく,イオン反応条件もシミュレーション
の条件にしてプラズマを解析できるので,イオンの化学
反応が生じるプラズマ系においても正確に三次元でシミ
ュレーションできるようになる。
According to the present invention, not only the initial conditions and boundary conditions of the plasma, but also the ion reaction conditions can be analyzed under the simulation conditions, so that even in a plasma system in which an ion chemical reaction occurs, the plasma can be accurately three-dimensionally analyzed. Be able to simulate.

【0033】なお,本発明のプラズマ解析装置および方
法は,宇宙プラズマに適用するだけでなく,実験室等の
プラズマにも適用できるものである。
The plasma analyzing apparatus and method of the present invention can be applied not only to space plasma but also to plasma in a laboratory or the like.

【0034】[0034]

【発明の実施の形態】本発明を実施するためのハイブリ
ッドコードについて説明する。以下において,B,E,
v,jは全て3次元ベクトルであり,それぞれベクトル
B,ベクトルE,ベクトルv,ベクトルj等で表す。ベ
クトルxは位置ベクトルである。Bは磁束密度,Eは電
界,vはイオン速度,jは電流をそれぞれ表す。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A hybrid code for implementing the present invention will be described. In the following, B, E,
v and j are all three-dimensional vectors, and are represented by a vector B, a vector E, a vector v, a vector j, and the like, respectively. Vector x is a position vector. B represents magnetic flux density, E represents electric field, v represents ion velocity, and j represents current.

【0035】ハイブリッドコードにより解析する場合の
基礎方程式は次のとおりである。
The basic equations for analysis using the hybrid code are as follows.

【0036】イオンの運動方程式Equation of motion of ion

【0037】[0037]

【数2】 (Equation 2)

【0038】イオンの速度の式Equation for ion velocity

【0039】[0039]

【数3】 (Equation 3)

【0040】電子流体(質量なし)の運動方程式Equation of motion of an electronic fluid (without mass)

【0041】[0041]

【数4】 (Equation 4)

【0042】ただし,電子温度Te は一定とする。However, the electron temperature Te is constant.

【0043】マックスウェル方程式Maxwell equation

【0044】[0044]

【数5】 (Equation 5)

【0045】[0045]

【数6】 (Equation 6)

【0046】準中性条件 ne =ni =n (6) 本実施の形態では電気伝導度は無限大と仮定する(η=
0)。
Quasi-neutral condition ne = ni = n (6) In the present embodiment, it is assumed that the electric conductivity is infinite (η =
0).

【0047】シミュレーションでは上記の式を差分化し
て使用する。
In the simulation, the above equation is used after being differentiated.

【0048】上記のマックスウェルの方程式(4)を差
分化すると次のようになる。
When Maxwell's equation (4) is differentiated, the following is obtained.

【0049】[0049]

【数7】 (Equation 7)

【0050】ベクトルBk+1 から式(5)を用いてベク
トルjk+1 を得る。
The vector j k + 1 is obtained from the vector B k + 1 using the equation (5).

【0051】式(1),(2)を差分化すると次のよう
になる。
When the equations (1) and (2) are differentiated, the following is obtained.

【0052】[0052]

【数8】 (Equation 8)

【0053】[0053]

【数9】 (Equation 9)

【0054】時刻kの磁束密度は時刻k+1の磁束密度
と時刻k−1の磁束密度とにより次のように表せる。
The magnetic flux density at time k can be expressed as follows by the magnetic flux density at time k + 1 and the magnetic flux density at time k-1.

【0055】[0055]

【数10】 (Equation 10)

【0056】時刻k+1の位置ベクトルは次のように表
せる。
The position vector at time k + 1 can be expressed as follows.

【0057】[0057]

【数11】 [Equation 11]

【0058】イオン速度と密度を格子点毎に足しあわせ
ることにより格子点の速度ベクトルvi と密度ni が得
られる。電子流体の速度ベクトルve は電流を表す次の
式で求まる。
[0058] velocity vector of the grid point v i and density n i is obtained by summing the ion velocity and density for each grid point. The velocity vector v e of the electronic fluid is obtained by the following expression representing the current.

【0059】[0059]

【数12】 (Equation 12)

【0060】電界ベクトルEは電子速度ベクトルve
電子流体の運動方程式と準中性条件の式とにより求める
ことができる。
The electric field vector E can be obtained from the electron velocity vector v e , the equation of motion of the electron fluid, and the quasi-neutral condition.

【0061】格子点におけるイオンの密度,速度は,格
子点から近いものから大きく,遠いものは寄与が小さい
ようにする。
The density and velocity of ions at a lattice point are set so as to be larger from those closer to the lattice point and smaller at those farther from the lattice point.

【0062】具体的には,図4のような形状関数を使用
する。
Specifically, a shape function as shown in FIG. 4 is used.

【0063】密度はThe density is

【0064】[0064]

【数13】 (Equation 13)

【0065】となる。Is obtained.

【0066】速度平均はThe speed average is

【0067】[0067]

【数14】 [Equation 14]

【0068】で求まる。Nはシミュレーション対象の宇
宙空間の全粒子数である。
Is obtained. N is the total number of particles in the space to be simulated.

【0069】図2は本発明の装置構成の実施の形態を示
す。
FIG. 2 shows an embodiment of the apparatus configuration of the present invention.

【0070】図2は,イオンを粒子とし電子を流体とし
て扱うハイブリットコードにより解析するための構成を
示す。
FIG. 2 shows a configuration for analysis using a hybrid code that treats ions as particles and electrons as fluid.

【0071】11は入力する初期条件を表す(磁束密度
ベクトルB0 ,B1 ,電界ベクトルE0 ,粒子密度
0 ,粒子速度ベクトルvi0)。12は入力手段であ
る。13は演算手段を表す。14は演算結果の時刻k+
1における電界ベクトルEk+1 ,磁束密度ベクトルB
k+1 ,電流密度ベクトルJk+1 ,粒子密度nk+1 ,粒子
の位置ベクトルxk+1 ,粒子の速度ベクトルvk+1 であ
る。15は出力手段である。20はデータ保持手段であ
る。21は初期条件保持部である。22は境界条件保持
部である。17は状態データであって,イオンの生成率
等のパラメータを表す。31はハイブリッドコードによ
り解析する場合の演算式を保持する演算式保持部であ
り,上記の差分化方程式,その他演算に必要な式を保持
するものである。32は差分化イオン運動方程式であ
る。33は差分化電子運動方程式である。34は差分化
マックスウェル方程式である。35は電子流体の速度の
式である。36は粒子中性条件であって,ni =ne
nを保持するものである。36は粒子密度の平均,粒子
速度の平均値を求める式である。37はその他演算に必
要な式である。
Reference numeral 11 denotes initial conditions to be input (magnetic flux density vectors B 0 , B 1 , electric field vector E 0 , particle density n 0 , particle velocity vector v i0 ). Reference numeral 12 denotes an input unit. Reference numeral 13 denotes an operation means. 14 is the time k + of the operation result
1, electric field vector E k + 1 , magnetic flux density vector B
k + 1 , current density vector Jk + 1 , particle density nk + 1 , particle position vector xk + 1 , and particle velocity vector vk + 1 . Reference numeral 15 denotes an output unit. Reference numeral 20 denotes a data holding unit. 21 is an initial condition holding unit. Reference numeral 22 denotes a boundary condition holding unit. Reference numeral 17 denotes state data, which represents parameters such as an ion generation rate. Numeral 31 denotes an arithmetic expression holding unit which holds an arithmetic expression used for analysis by the hybrid code, and holds the above-mentioned difference equation and other expressions necessary for the arithmetic operation. 32 is a differential ion motion equation. 33 is a differential electron motion equation. 34 is a differential Maxwell equation. 35 is an equation of the velocity of the electronic fluid. 36 is a particle neutral condition, and ni = ne =
n. Numeral 36 is an equation for calculating the average of the particle density and the average of the particle velocity. Reference numeral 37 denotes other expressions necessary for the operation.

【0072】本発明のプラズマ解析装置を使用して,以
下のモデルにより太陽風と惑星(火星,金星等)の相互
作用をシミュレーションする場合について説明する。プ
ラズマの生成率,プラズマ球の半径,初期の磁束密度は
先行シミュレーション(前述のプラズマ塊モデル)の場
合と同じである。
A case where the interaction between the solar wind and planets (Mars, Venus, etc.) is simulated by the following model using the plasma analysis apparatus of the present invention will be described. The plasma generation rate, the radius of the plasma sphere, and the initial magnetic flux density are the same as in the preceding simulation (the above-mentioned plasma mass model).

【0073】(1) 半径Rの惑星を表すプラズマ球の
外側(1.0Rと1.3Rの昼側)で,光電離があると
する。
(1) Assume that there is photoionization outside the plasma sphere (1.0R and 1.3R dayside) representing a planet of radius R.

【0074】O+hν→O+ +e- (2) 同じ領域に荷電交換があるとする。[0074] O + hν → O + + e - (2) and there is a charge exchange in the same area.

【0075】H+ +O→H+O+ 中性化した分子は計算に無関係になるので,(1)の場
合はO+ がある割合で生成することになる。太陽風のH
+ は変化させないものとする。生成する位置は,上記の
領域内で一様に分布するように乱数を用いて決める。
(2)の場合は,ある割合で太陽風が消え,その分O+
が生成することに等価である。即ち,1.0Rと1.3
Rの間に達した太陽風のイオン(H+ )のうち,あらか
じめ決めておいた割合を消滅させる。消滅した位置にO
+ を生成させる。この結果は粒子の平均化の処理(後述
する)によりベクトルvi とnの変化にあらわれ,全体
の計算に影響する。(1),(2)において,イオン速
度は,温度が惑星イオンの温度と同じ速度分布になるよ
うに乱数で決める。速度分布は次の式(13)で表され
るマクスウェル分布となるようにする。
H + + O → H + O + Neutralized molecules are irrelevant to the calculation, and in the case of (1), O + is generated at a certain ratio. H of the solar wind
+ Shall not be changed. The position to be generated is determined using random numbers so as to be uniformly distributed in the above-mentioned area.
In the case of (2), the solar wind disappears at a certain rate, and O +
Is equivalent to generating That is, 1.0R and 1.3
A predetermined ratio of the solar wind ions (H + ) reached during R disappears. O at the position where it disappeared
Generate + . This result appears in the change of the vectors v i and n by the particle averaging process (described later), which affects the overall calculation. In (1) and (2), the ion velocity is determined by a random number so that the temperature has the same velocity distribution as the temperature of the planetary ions. The velocity distribution is set to be a Maxwell distribution represented by the following equation (13).

【0076】[0076]

【数15】 (Equation 15)

【0077】Aは次になるように定める。A is determined as follows.

【0078】[0078]

【数16】 (Equation 16)

【0079】(1/2)mvth 2 =kB Tである。nは
粒子密度,mはイオン質量,kB はボルツマン定数,T
は温度である。
[0079] (1/2) is a mv th 2 = k B T. n is the particle density, m is the ion mass, k B is the Boltzmann constant, T
Is the temperature.

【0080】図3は図2の構成の動作のフローチャート
である。図3の動作を説明する。S1で磁束密度,電
界,粒子速度,密度の初期条件ベクトルB0 ,ベクトル
1 ,ベクトルE1 ,ベクトルvi0,nを入力する。
0 の初期条件は,図14(b)と同じである。
FIG. 3 is a flowchart of the operation of the configuration of FIG.
It is. The operation of FIG. 3 will be described. Magnetic flux density and electric
Initial condition vector B for field, particle velocity and density0,vector
 B 1, Vector E1, Vector vi0, N.
B0Are the same as those in FIG.

【0081】初期条件は,太陽風および惑星のイオン速
度がマクスウェル分布になるように与える。太陽風温度
と惑星プラズマの温度は同じにする。
The initial conditions are set so that the solar wind and the ion velocity of the planet have a Maxwell distribution. The solar wind temperature and the planetary plasma temperature are the same.

【0082】S2で時刻kの電界ベクトルEk とBk-1
とによりマクスウェルの方程式に従ってBk+1 を求め
る。次にS3でマクスウェル方程式により時刻k+1の
磁束密度ベクトルBk+1 を使って,時刻k+1の電流密
度ベクトルJk+1 を求める。次にS4でイオンの粒子密
度ni ,電子密度ne (=n)と速度vi と時刻k+1
の電流密度ベクトルJk+1 を使って, 時刻k+1の電子
の速度ベクトルve を求める。
At S2, the electric field vectors E k and B k−1 at time k are calculated.
To obtain B k + 1 according to Maxwell's equation. Next, in S3, the current density vector J k + 1 at time k + 1 is obtained by using the magnetic flux density vector B k + 1 at time k + 1 according to the Maxwell equation. Then the ion particle density n i in S4, the electron density n e (= n) between the speed v i and time k + 1
Use the current density vector J k + 1, obtains the time k + 1 of the electron velocity vector v e.

【0083】次に,S5で,時刻k+1の電子の速度ベ
クトルve ,磁束密度ベクトルBk+ 1 ,電流密度ベクト
ルJk+1 ,荷電密度ne ,ボルツマン定数kB ,電子温
度T e とにより,時刻k+1の電界ベクトルEk+1 を求
める。次に時刻をk=k+2により更新して,S2以降
の処理を繰り返す。
Next, at S5, the velocity of the electron at time k + 1 is calculated.
Kutor ve, Magnetic flux density vector Bk + 1, Current density vector
Le Jk + 1, Charge density ne, Boltzmann constant kB, Electron temperature
Degree T eAnd the electric field vector E at time k + 1k + 1Seeking
Confuse. Next, the time is updated by k = k + 2, and after S2
Is repeated.

【0084】上記のメインルーチンに対して,境界条
件,イオン反応条件,粒子密度の平均化,粒子速度の平
均化はサブルーチン(S11,S12,S13,S1
4)で処理する。
For the above main routine, boundary conditions, ion reaction conditions, averaging of particle density, and averaging of particle velocity are performed in subroutines (S11, S12, S13, S1).
Process in 4).

【0085】S11で太陽風とプラズマ塊の境界条件を
入力する。惑星を半径Rのプラズマ球とする。太陽風の
イオンは陽子(H+ )であり,半径Rの惑星のイオンは
酸素イオン(O+ )であるとする。
At S11, the boundary condition between the solar wind and the plasma mass is input. Let the planet be a plasma sphere of radius R. It is assumed that the ions of the solar wind are protons (H + ) and the ions of the planet having a radius R are oxygen ions (O + ).

【0086】S12でイオン反応条件を入力する。At S12, ion reaction conditions are input.

【0087】前述したように,(1)惑星を含むプラズ
マ球の外側(1.0Rと1.3Rの昼側)で,光電離
(O+hν→O+ +e- )があるとする。本実施の形態
では生成率は0.256ωpiとした。
As described above, (1) It is assumed that photoionization (O + hν → O + + e ) occurs outside the plasma sphere including the planet (dayside of 1.0R and 1.3R). Yield in this embodiment was 0.256ω pi.

【0088】(3) 同じ領域に荷電交換(H+ +O→
H+O+ )があるとする。本実施の形態では生成率は
0.212ωpiとした。
(3) Charge exchange (H + + O →
H + O + ). In the present embodiment, the generation rate is 0.212 ω pi .

【0089】S13で,粒子密度平均を求める。粒子密
度の平均は,宇宙空間の全粒子を元に図4の形状関数を
もとに求める。
At S13, the average of the particle density is obtained. The average of the particle density is obtained based on the shape function in FIG. 4 based on all the particles in the outer space.

【0090】図4の形状関数の横軸の−1と+1はシミ
ュレーションの対象にする宇宙空間を64×64×64
に分割した格子の1つの面に対応するので,格子点での
平均粒子密度はほぼ格子内の粒子密度の平均になる。
The -1 and +1 on the horizontal axis of the shape function in FIG. 4 indicate the space to be simulated by 64 × 64 × 64.
, The average particle density at the lattice points is approximately the average of the particle densities in the lattice.

【0091】S14で粒子速度の平均を求める。粒子密
度と同様に図4の形状関数を使用して空間の全粒子によ
り平均を求める。
In S14, the average of the particle velocities is determined. The average is obtained from all the particles in the space using the shape function of FIG. 4 in the same manner as the particle density.

【0092】S13,S14の結果は,S4とS5で呼
び出されて使用される。
The results of S13 and S14 are called and used in S4 and S5.

【0093】図5は上記のモデルの説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of the above model.

【0094】110は惑星であって,半径Rのプラズマ
球である。イオンは酸素イオン(O + )である。半径
1.0Rと1.3Rの領域で,光電離反応(O+hν→
+ +e- )および荷電交換(H+ +O→H+O+ )が
ある。
Reference numeral 110 denotes a planet, a plasma having a radius R.
It is a sphere. The ions are oxygen ions (O +). radius
In the region of 1.0R and 1.3R, the photoionization reaction (O + hν →
O++ E-) And charge exchange (H++ O → H + O+)But
is there.

【0095】図6(a),図6(b)はシミュレーショ
ン結果を示す。図6(a)と図6(b)は,それぞれ,
時刻37.5/ωciの光電離のみ,および荷電交換が
ある場合の,y=L/2 面における電子速度のx成分を
示す。惑星中心は(102.4,102.4)の位置に
ある。
FIGS. 6A and 6B show simulation results. 6 (a) and 6 (b) are respectively
The x component of the electron velocity on the y = L / 2 plane when only photoionization at time 37.5 / ωci and charge exchange are present is shown. The planet center is at (102.4, 102.4).

【0096】図6(a)(b)に示されるように,バウ
ショックが生成される。
As shown in FIGS. 6A and 6B, a bow shock is generated.

【0097】図7(a)と図7(b)は,それぞれ,光
電離のみがある場合と,荷電交換がある場合に,y=L
/2面における,磁束密度を示す。磁気障壁が図示のよ
うに形成される。図7(a)は(b)を比較する時,磁
気障壁の強さは,荷電交換が含まれる時の方が大きいこ
とが示されている。
FIGS. 7A and 7B show that y = L when there is only photoionization and when there is charge exchange, respectively.
2 shows the magnetic flux density on the / 2 plane. A magnetic barrier is formed as shown. FIG. 7A shows that when comparing FIG. 7B, the strength of the magnetic barrier is larger when charge exchange is included.

【0098】図8(a)は光電離のみがある場合のx=
L/2面の磁場強度を示す。図8(b)は荷電交換があ
る場合のx=L/2面の磁場強度を示す。
FIG. 8 (a) shows that x =
The magnetic field strength of the L / 2 plane is shown. FIG. 8B shows the magnetic field strength on the x = L / 2 plane when there is charge exchange.

【0099】惑星中心から測定されたショックの高さ
は,図8(a)において,+z方向において惑星中心に
対して,他の側より7.98パーセント大きい。非対称
性の方向は,光電離も荷電交換もない前回のシミュレー
ションと一致する。しかし,荷電交換が含まれる図8
(b)の場合は,ショック高度の惑星中心に対する非対
称性は図8(a)の場合と反対になり,実際の観測結果
に一致する。惑星からのショックの高さは,電場方向
(−z方向)において反対方向側より7.79%大き
い。
In FIG. 8A, the height of the shock measured from the center of the planet is 7.98% larger than the other side with respect to the center of the planet in the + z direction. The direction of asymmetry is consistent with previous simulations with neither photoionization nor charge exchange. However, Figure 8 including charge exchange
In the case of (b), the asymmetry of the shock height with respect to the center of the planet is opposite to the case of FIG. 8 (a), and agrees with the actual observation result. The height of the shock from the planet is 7.79% greater in the electric field direction (-z direction) than in the opposite direction.

【0100】ショック高度が異なる原因を確かめるため
に,イオンの速度分布を考察した。
To confirm the cause of the difference in shock altitude, the velocity distribution of ions was considered.

【0101】図9(a),(b)は,y=z=L/2ラ
インに沿ってのイオン速度の位相空間分布(vz −x)
を示す。図9(a)は光電離のみがある場合であり,図
9(b)は荷電交換がある場合を示す。図9(a)と
(b)の違いは,〔x/(c/ωpi)=70付近〕のエ
ッジ部分である。荷電交換がある場合には,そこで惑星
イオンは−z方向に加速される。
FIGS. 9A and 9B show the phase space distribution (v z -x) of the ion velocity along the line y = z = L / 2.
Is shown. FIG. 9A shows the case where there is only photoionization, and FIG. 9B shows the case where there is charge exchange. The difference between FIGS. 9A and 9B is the edge portion of [x / (c / ω pi ) = around 70]. If there is a charge exchange, the planet ions are accelerated in the -z direction.

【0102】この加速に対する理由として,一般化され
たオームの法則におけるホール項(j×B項,ここにj
は電流であり,ホール電流と呼ばれる)を考える。図1
0は,j×Bのz成分を示す(x成分およびy成分は,
z成分より小さい)。図10(a)と図10(b)を比
較すると,その大きさは,荷電交換がある時の方が大き
い。J×Bのz成分は,主にjx とBy により生成され
る(x軸は太陽風の流れの方向であり,y軸は周囲の磁
場方向である)。電流jxは,荷電交換が生じたことに
よりイオンと電子の間の速度の差により生成される。
As a reason for this acceleration, the Hall term (j × B term, where j
Is the current, which is called the Hall current). Figure 1
0 indicates a j × B z component (x component and y component are
smaller than the z component). When comparing FIG. 10A and FIG. 10B, the size is larger when there is charge exchange. Z component of J × B is mainly generated by the j x and B y (x-axis is the direction of the solar wind flow, the y-axis is the magnetic field direction of the circumference). The current jx is generated by the difference in velocities between ions and electrons due to the occurrence of charge exchange.

【0103】イオンは,ホール項に起因する電場により
影響され,そして−z方向の側に加速される。図11
(a),(b)は,x=80c/ωpi,y=L/2,
Z=80c/ωpiにおける速度空間(vz −vx )の
分布を示す。図11(a)は光電離のみがある場合であ
り,図11(b)は荷電交換がある場合である。荷電交
換がある場合には,イオンが電場により散乱されること
を示している。
The ions are affected by the electric field due to the Hall term and are accelerated to the -z direction. FIG.
(A) and (b) are x = 80c / ωpi, y = L / 2,
5 shows a distribution of a velocity space (v z −v x ) at Z = 80 c / ω pi. FIG. 11A shows the case where there is only photoionization, and FIG. 11B shows the case where there is charge exchange. The presence of charge exchange indicates that the ions are scattered by the electric field.

【0104】上記は荷電交換がH+ +O→H+O+ の場
合のシミュレーションであるが,さらに,次の荷電交換
反応がある場合についてもシミュレーションを行なっ
た。
The above is a simulation in the case where the charge exchange is H + + O → H + O + , but a simulation was also performed in the case where the next charge exchange reaction occurs.

【0105】H+ +H→H+H+ その結果のショック高度の非対称の方向は,酸素の場合
と同様であることが示された。従って,ホール電流がシ
ョックの非対称を生成するものであることが確かめら
れ,それは実際の観測結果と一致している。
H + + H → H + H + The resulting direction of asymmetric shock height was shown to be similar to that of oxygen. Therefore, it was confirmed that the hole current generates a shock asymmetry, which is consistent with the actual observation.

【0106】上記のように,前回のシミュレーションで
は衝撃波(ショック)の高さが電場方向(−(ベクトル
e )×(ベクトルB)の方向(−z方向))で低いと
いう結果がでていたが,実際に金星を調べた結果による
と,電場の方向でショック高度は大きいことが分かって
いる。惑星をプラズマ塊と見做した場合にも,シミュレ
ーションでは実際と異なった結果が得られていたが,荷
電交換を考慮してシミュレーションを行なった場合に
は,実際の観測結果とシミュレーション結果が一致す
る。光電離のみ考慮した場合にはシミュレーションと実
際の観測結果は一致しなかった。荷電交換がある場合に
は,太陽風イオンが消え,O+ が生成され,余分の電流
が生成される。その結果,強い磁気バリアが作られる。
そのため,この磁気バリアがショックの高さの違いを生
じるものと考えられる。
As described above, in the previous simulation, the result was that the height of the shock wave (shock) was low in the direction of the electric field (− (vector v e ) × (vector B) direction (−z direction)). However, according to the result of actually examining Venus, it is known that the shock altitude is large in the direction of the electric field. When the planet was regarded as a plasma lump, the simulation showed different results from the actual one. However, when the simulation was performed in consideration of the charge exchange, the actual observation and simulation results agreed. . When only the photoionization was considered, the simulation and the actual observation did not agree. If there is charge exchange, the solar wind ions disappear, O + is generated, and extra current is generated. As a result, a strong magnetic barrier is created.
Therefore, it is considered that this magnetic barrier causes a difference in shock height.

【0107】[0107]

【発明の効果】上記のように,本発明によれば,プラズ
マ現象の解析にイオン反応を与えることが容易にできる
ようになり,正確なプラズマ現象のシミュレーションが
可能になる。
As described above, according to the present invention, an ion reaction can be easily given to the analysis of a plasma phenomenon, and an accurate simulation of the plasma phenomenon becomes possible.

【0108】特に,本発明を宇宙プラズマの解析装置と
して使用した場合には,惑星の前面に生じる衝撃波の電
界方向の非対象性を再現することが可能になり,宇宙プ
ラズマを正確にシミュレーションすることができる。
In particular, when the present invention is used as an apparatus for analyzing space plasma, it becomes possible to reproduce the asymmetry of the direction of the electric field of the shock wave generated in front of the planet, and to accurately simulate the space plasma. Can be.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の基本構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a basic configuration of the present invention.

【図2】本発明の装置構成の実施の形態を示す図であ
る。
FIG. 2 is a diagram showing an embodiment of the device configuration of the present invention.

【図3】本発明の実施の形態のフローチャートを示す図
である。
FIG. 3 is a diagram showing a flowchart of the embodiment of the present invention.

【図4】形状関数の例を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a shape function.

【図5】宇宙プラズマのモデルの例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an example of a space plasma model.

【図6】本発明のシミュレーション結果を示す図であ
る。
FIG. 6 is a diagram showing a simulation result of the present invention.

【図7】本発明のシミュレーション結果を示す図であ
る。
FIG. 7 is a diagram showing a simulation result of the present invention.

【図8】本発明のシミュレーション結果を示す図であ
る。
FIG. 8 is a diagram showing a simulation result of the present invention.

【図9】本発明のシミュレーション結果を示す図であ
る。
FIG. 9 is a diagram showing a simulation result of the present invention.

【図10】本発明のシミュレーション結果を示す図であ
る。
FIG. 10 is a diagram showing a simulation result of the present invention.

【図11】本発明のシミュレーション結果を示す図であ
る。
FIG. 11 is a diagram showing a simulation result of the present invention.

【図12】プラズマのモデルの例を示す図である。FIG. 12 is a diagram illustrating an example of a plasma model.

【図13】プラズマ塊モデルに基づくシミュレーション
結果の例を示す図である。
FIG. 13 is a diagram showing an example of a simulation result based on a plasma lump model.

【図14】プラズマ現象の解析に使用するパラメータお
よび初期条件の例を示す図である。
FIG. 14 is a diagram showing an example of parameters and initial conditions used for analyzing a plasma phenomenon.

【図15】プラズマ塊モデルに基づくシミュレーション
結果を示す図である。
FIG. 15 is a diagram showing a simulation result based on a plasma lump model.

【図16】プラズマ塊モデルに基づくシミュレーション
結果を示す図である。
FIG. 16 is a diagram showing a simulation result based on a plasma lump model.

【符号の説明】 1:初期条件保持手段 2:プラズマ境界条件保持手段 3:イオン化学反応条件保持手段 4:プラズマ解析手段 5:解析結果出力手段 6:入力手段 7:状態データ保持手段[Description of Signs] 1: Initial condition holding means 2: Plasma boundary condition holding means 3: Ion chemical reaction condition holding means 4: Plasma analysis means 5: Analysis result output means 6: Input means 7: State data holding means

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 入力手段と演算手段と出力手段とを備
え,プラズマを解析する装置において,運動方程式と,
マックウェル方程式とによりプラズマを解析するプラズ
マ解析手段を備え,プラズマのイオン化学反応を解析条
件としてプラズマ解析することを特徴とするプラズマ解
析装置。
An apparatus for analyzing a plasma, comprising an input means, an arithmetic means and an output means, comprising: an equation of motion;
A plasma analysis apparatus comprising plasma analysis means for analyzing plasma by using Macwell equations, and performing plasma analysis using an ion chemical reaction of plasma as an analysis condition.
【請求項2】 プラズマ解析手段は,イオンを粒子と
し,電子を流体としてプラズマを解析することを特徴と
する請求項1に記載のプラズマ解析装置。
2. The plasma analysis apparatus according to claim 1, wherein the plasma analysis means analyzes the plasma using ions as particles and electrons as fluid.
【請求項3】 解析対象の系における化学反応条件を設
定する手段を備えることを特徴とする請求項1もしくは
2に記載のプラズマ解析装置。
3. The plasma analyzer according to claim 1, further comprising means for setting a chemical reaction condition in a system to be analyzed.
【請求項4】 プラズマ塊に一定の割合でプラズマを生
成するプラズマ生成手段を備え,惑星をプラズマ塊と
し,太陽風を外部から入射するイオンとし,太陽風とプ
ラズマ塊もしくはプラスマ塊外部周辺での化学反応をイ
オン化学反応条件として,宇宙プラズマを解析するもの
であることを特徴とする請求項4に記載のプラズマ解析
装置。
4. A plasma generating means for generating plasma at a constant rate in a plasma mass, wherein the planet is made into a plasma mass, a solar wind is made into ions incident from the outside, and a chemical reaction between the solar wind and the outside of the plasma mass or plasma mass. 5. The plasma analysis apparatus according to claim 4, wherein space plasma is analyzed by using as an ion chemical reaction condition.
【請求項5】 入力手段により設定されたプラズマのイ
オン化学反応条件と,プラズマ粒子の運動方程式とマッ
クウェル方程式に従って演算手段によりプラズマ現象を
解析し,出力手段により解析結果を出力することを特徴
とするプラズマ解析方法。
5. A plasma phenomena is analyzed by arithmetic means in accordance with plasma ion chemical reaction conditions set by input means, equations of motion of plasma particles and Macwell equations, and an analysis result is output by output means. Plasma analysis method.
【請求項6】 運動方程式はイオンを粒子とし,電子を
流体と見做してプラズマを解析することを特徴とする請
求項5に記載のプラズマ解析方法。
6. The plasma analysis method according to claim 5, wherein the equation of motion analyzes the plasma by regarding ions as particles and electrons as fluid.
【請求項7】 解析対象の系のイオン化学反応を条件と
し,プラズマ解析することを特徴とする請求項5もしく
は6に記載のプラズマ解析方法。
7. The plasma analysis method according to claim 5, wherein plasma analysis is performed on condition that an ion chemical reaction of a system to be analyzed is performed.
【請求項8】 惑星をプラズマ塊と見做し,プラズマ塊
に一定の割合でプラズマを生成し,太陽風を該入射イオ
ンとし,太陽風と該プラズマ塊,もしくは太陽風と該プ
ラズマ塊外部周辺でのイオン化学反応を条件として宇宙
プラズマを解析することを特徴とする請求項7に記載の
プラズマ解析方法。
8. A planet is regarded as a plasma mass, a plasma is generated in the plasma mass at a fixed rate, and a solar wind is used as the incident ion, and the solar wind and the plasma mass, or the solar wind and ions around the outside of the plasma mass are generated. The plasma analysis method according to claim 7, wherein space plasma is analyzed under a condition of a chemical reaction.
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