日経サイエンス連載！ 可視化の最前線

◆入選◆ プラズマ装置磁界設計のためのシミュレーションと可視化の研究 ● 井門俊治（いど・しゅんじ） 　 埼玉大学工学部機能材料工学科　助教授 ● 高橋幹彦（たかはし・みきひこ） 　 埼玉大学大学院理工学研究科　博士前期課程 ● 川嶋政規（かわしま・まさのり） 　 埼玉大学大学院理工学研究科　博士前期課程 ● 廣瀬竜介（ひろせ・りゅうすけ） 　 埼玉大学大学院理工学研究科　博士前期課程 図1 　 図2 　 　プラズマ装置における磁界の制御を行うことは，プラズマを効率良く生成・制御するために重要な課題である。このため，装置中の磁界形状とプラズマを可視化し，解析することが試みられている。本研究では，プラズマ装置における磁界解析およびプラズマ生成・制御に関して計算機シミュレーションを行い，3次元可視化表示を行った。また，アニメーションを用いて時間発展的な現象の解明も行った。プラズマ装置としてはマグネトロン・スパッタリング装置とイオン源装置を対象とした。3 次元可視化及びアニメーションにおいては，AVS，OpenGLプログラミング，VRMLプログラミングを用いた。 　強磁性体ターゲットを用いたマグネトロンスパッタリング装置内で，ターゲットと同じ強磁性体材料をターゲット上に載せることで磁界の制御を行い，プラズマの生成過程について解析を行った。強磁性体材料をターゲット上に配置することで，電子の閉じ込めが良くなっていることがよく分る（図1）。 　負イオン源装置において，永久磁石により周りを囲まれたプラズマ生成装置において，電子のドリフト運動を時間発展的に調べた。その様子を図 2 に示す。ドリフトは，磁界の強さの空間的な違いにより引き起こされる。Z 正方向に移動する球（電子）は青，負方向に移動する球は赤で表示している。端の壁まできた球は壁に沿って移動し，その後再び長手（Z）方向に運動を始める。電子の分布の偏りをドリフト運動の結果として3 次元的かつ動的に把握することが可能となった。