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Tunable priodic configuration of microplasma dissipative solitons and application to plasmaphotonic cristals

Research Project

Project/Area Number 18K03597
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 14030:Applied plasma science-related
Research InstitutionIwate University

Principal Investigator

MUKAIGAWA Seiji  岩手大学, 理工学部, 教授 (60333754)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 鎌田 貴晴  八戸工業高等専門学校, その他部局等, 助教 (50435400)
Project Period (FY) 2018-04-01 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2020: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2019: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2018: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Keywordsマイクロプラズマ / 自己組織化 / 散逸ソリトン / プラズマフォトニック結晶 / 容量結合方式 / プラズマ / フォトニック結晶 / 構造可変化
Outline of Final Research Achievements

In this study, we propose self-organization of the microplasma which realize the periodic structure of the refractive index as a realization method of the plasma photonic crystals. We studied the variable control of the hexagonal lattice structure of the electric discharge, and obtained following results.
1. We performed variable control of the self-organizing structure of the microgap dielectric barrier discharge by using the method of capacity-coupling. The lattice constant of the hexagonal structure of DBD changes continually by changing capacity continually and is controllable continually in the range of 0.59-0.95 mm. 2. The lattice constant of the hexagonal structure and the gap voltage at the time of the breakdown is approximately in one-to-one correspondence under the condition of driving frequency 100~300 kHz and gas flow rate 0~0.5L/min.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、電磁波制御デバイスとしてのプラズマフォトニック結晶を研究することを通じて、電磁場がプラズマ自己組織化に及ぼす相互作用の学理を探求することに意義がある。本研究期間内では、誘電体バリア放電の散逸ソリトン(フィラメントと呼ばれている円形の小さいプラズマ)の配列を変化させる方法を提案し、その制御性や制御機構を実験・理論の両面から明らかにすることを目標とした。放電セルに直列に可変コンデンサを接続するという比較的単純な方法で複雑な自己組織化現象が制御できたのを目視で確認できたのは、サイエンスに興味のある人々に面白いと感じていただけるものと考える。

Report

(4 results)
  • 2020 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report

Research Products

(35 results)

All 2021 2020 2019 2018

All Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 1 results) Presentation (32 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Journal Article] Characteristics of self-organized structure in microgap dielectric barrier discharge at atmospheric pressure2021

    • Author(s)
      H. Sato, S. Murakami, S. Mukaigawa, K. Takahashi, K. Takaki
    • Journal Title

      IEEE Transactions on Plasma Science

      Volume: 49 Pages: 91-97

    • DOI

      10.1109/tps.2020.3015280

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  • [Journal Article] Comparison of Plasma Characteristics of High-Power Pulsed Sputtering (HPPS) Glow Discharge and Hollow-Cathode Discharge2021

    • Author(s)
      S. Abe, K. Takahashi, S. Mukaigawa, K. Takaki, and K. Yukimura
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 60 Pages: 015501-015501

    • DOI

      10.35848/1347-4065/abcd78

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  • [Journal Article] Silicon wafer etching by pulsed high-power inductively coupled Ar/CF4 plasma with 150 kHz band frequency2020

    • Author(s)
      Yuma Saito, Kodai Shibata, Katsuyuki Takahashi, Seiji Mukaigawa, Koichi Takaki, Ken Yukimura, Hisato Ogiso, Shizuka Nakano
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 59

    • DOI

      10.35848/1347-4065/ab75b7

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    • Author(s)
      三浦廉, 鎌田貴晴, 高橋克之, 高木浩一, 向川政治
    • Organizer
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      村上創, 佐藤秀樹, 高橋克幸, 高木浩一, 向川政治
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      齋藤雄真,柴田晃大,高橋克幸,向川政治,高木浩一,行村建,小木曽久人,中野禅
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  • [Presentation] Characteristics of HiPIMS plasma driven by spiker-sustainer pulses for DLC deposition2019

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      M. Takahashi, S. Abe, K. Takahashi, S. Mukaigawa, K. Takaki, Ken Yukimura
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      XXXIV International Conference on Phenomena in Ionized Gases (XXXIV ICPIG), 10th International Conference on Reactive Plasmas (ICRP-10)
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      K. Matsubara, R. Miura, T. Kamada, K. Takahashi, S. Mukaigawa, K. Takaki
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      佐藤 優, 増山 静香, 向川 政治, 高橋 克幸, 高木 浩一
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      釜渕靖大, 鎌田貴晴, 高橋克幸, 向川政治, 高木浩一
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      第36回プラズマプロセシング研究会(SPP-36)/第31回プラズマ材料科学シンポジウム(SPSM-31)
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  • [Presentation] BSO結晶を用いた斜め入射方式による表面電荷測定2019

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      釜渕靖大、高橋克幸、向川政治、高木浩一、鎌田貴晴
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      Koichi Takaki, Mutsumi Takahashi, Katsuyuki Takahashi, Seiji Mukaigawa and Ken Yukimura
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      Kodai Shibata, Yuma Saito, Katsuyuki Takahashi, Seiji Mukaigawa, Koichi Takaki, Ken Yukimura, Hisato Ogiso and Shizuka Nakano
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      ISPlasma2019/IC-PLANTS2019
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Published: 2018-04-23   Modified: 2022-01-27  

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