群馬工業高等専門学校電磁プラズマ研究室

研究室紹介

プラズマは「電気でありながらガスでもある」不思議な物質で、その美しい輝きは人々を魅了してやみません。
当研究室では、核融合プラズマ、高電圧工学、測定技術、真空技術やプラズマによる成膜技術などをテーマに研究しています。

プラズマ実験は電気工学や機械工学、電磁気学、核物理、流体力学、さらには量子力学など様々な学問が登場する、非常に楽しい研究分野です。このようなプラズマ実験・放電装置設計・高電圧回路設計・データ解析を通じて幅広い分野の研究と人材育成に取り組んでいます。

研究テーマ

プラズマ生成・放電回路の研究

プラズマは，気体が高電圧などで「電離」することで生成されます。このような高電圧を発生するため，パルス電源や共振回路，テスラコイル，コッククロフトウォルトン回路，マルクス発生機など，放電を起こすためのさまざまな電気回路を研究しています。

電磁気学・プラズマ制御

プラズマは電気の性質と流体の性質を併せ持った物質です。さらに酸素や水素など，元となるガスによっても異なる性質のプラズマが発生します。そのためプラズマを扱う実験は複雑ですが，電磁気学の知識をもとに，電場や磁場を利用することでプラズマのエネルギーや形状を制御することが出来ます。

ラジカル発生・利用

自然界の雷のように，空気中で放電が起こると「ラジカル」と呼ばれる物質が生まれます。ラジカルはウイルスの不活性化や植物の活性化に役立つことが知られており，これを生成するための装置や農業なのへの応用を研究しています。

核融合関連技術・真空技術

プラズマを1億度以上の高温に加熱することで核融合反応を起こし，電力を得ることが出来ます。核融合は「炉が暴走することがない」という安全面のメリットがあり，将来のエネルギー源として期待されています。核融合プラズマの実現には真空状態とガスを精密に測定・制御する必要があるため，既存の真空計よりも高性能な測定方法を研究しています。

プラズマ応用技術

プラズマには様々な応用分野があり，例えばプラズマ化したガスから必要な元素を抽出・堆積させることで，ダイヤモンドや半導体などの成膜が可能になります。その他にもプラズマによる気流の制御（プラズマアクチュエータ）や，宇宙分野のプラズマ推進機など，様々なプラズマ技術を研究しています。

プラズマ計測・解析・計算技術

プラズマを狙いどおりに制御するためには温度や密度，電流や磁場を適切に測定・解析することが必要です。また，シミュレーションによってプラズマの動きをあらかじめ予測しておく事も大切です。プラズマ計測のためのプローブ回路，磁気計測回路や，プラズマシミュレーションに機械学習を組み合わせる手法について研究しています。