これまでの衝突帯電実験では，直径1～3mm程度の比較的大きな高分子粒子を用いて実験を行ってきた。したがって，この実験結果が，通常の粉体粒子サイズにもそのまま適用可能なのかどうか，また，どの程度の粒子径まで電荷緩和モデルが適用可能なのかを詳細に検討することは，今後の重要な課題である。この衝突帯電実験における適用粒子サイズの制約は，特に1個粒子を用いた衝突帯電実験であるための帯電量計測の感度の問題に起因する。
最近，筆者らは，新しい衝突帯電実験装置を開発し，この1個粒子による衝突帯電実験の適用粒子サイズを100ミクロン程度にまで拡張することに成功した。適用粒子サイズを小粒径側に拡張するための細々した工夫は色々とあって，紙幅の都合もあるのでここにあまりくどくどと書き並べるわけにもいかないのだが，1個のファラデーケージの中に衝突ターゲットを設置したところが特徴の1つだ。
まず最初に「初期帯電」電荷を持った粒子がファラデーケージに入ってくると，このトータルの電荷量に対応した出力が得られる。粒子がターゲットに衝突して電荷のやりとりがあっても，このトータルの電荷は保存されているので，この段階ではファラデーケージの出力には変化がない。この衝突の後，反跳した粒子がファラデーケージから飛び出て行くと，ファラデーケージの中にある電荷が残留する。これは，衝突の際の粒子との間の電荷移動の結果，ターゲット側に残された電荷であって，それは電荷保存の原則から，粒子側へ移動した「衝突帯電量」と絶対値が等しく符号が反対な電荷量になっている。これにより，1個のファラデーケージからの出力波形によって，粒子の初期帯電量と衝突帯電量をいっぺんに決定することができる。

カテゴリ: 物理
質問: 衝突帯電実験の今後の重要な課題は何ですか。
回答: 実験結果が、通常の粉体粒子サイズにそのまま適用可能なのかどうか、またどの程度の粒子径まで電荷緩和モデルが適用可能なのかを詳細に検討することが、今後の重要な課題です。

カテゴリ: 物理
質問: 衝突帯電実験における適用粒子サイズの制約は何に起因しますか。
回答: 適用粒子サイズの制約は、特に1個粒子を用いた実験であるための帯電量計測の感度の問題に起因します。