表面波プラズマのフィラメント配列とプラズマフォトニック結晶
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21K03519
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 14030:Applied plasma science-related
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| Research Institution | Iwate University |
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Principal Investigator |
向川 政治 岩手大学, 理工学部, 教授 (60333754)
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| 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)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2023: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2022: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
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| Keywords | マイクロプラズマ / マイクロ波放電 / フィラメント化 / プラズマフォトニック結晶 / 誘電体バリア放電 / 自己組織化 / 散逸ソリトン / 容量結合方式 / プラズマ / マイクロ波 / フォトニック結晶 |
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| Outline of Research at the Start |
マイクロプラズマは、微小寸法の放電空間に発生し、高密度・非平衡を特徴とするプラズマである。大気圧下でのマイクロプラズマの生成には、安定生成のため誘電体バリア放電やマイクロ波放電が用いられる。これらは特定の条件下で空間対称性の高い放電形態を示し、自己組織構造が自発的に生成されることがあり、特に、フィラメント状の放電は、その高い局在性からプラズマフォトニック結晶（マイクロプラズマが周期的に配置された空間）を実現する候補である。本研究では、マイクロ波放電や誘電体バリア放電のフィラメント構造をフォトニック結晶とみなし、電磁波禁制帯の制御性を実験的・理論的に検証する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、屈折率の周期構造をマイクロプラズマで実現し、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の実現方法として提案し、電磁波と散逸ソリトンの基本相互作用の学理を探求する。令和5年度では、（１）大気圧窒素マイクロギャップDBDの放電様相の観測、（２）フィラメント状構造のマイクロ波放電プラズマへの投入エネルギー密度の評価、（３）大気圧ヘリウムマイクロギャップDBDの自己組織構造の放電モード遷移と放電開始電圧の評価、を行った。
（１）では、昨年度に引き続きICCDカメラの露光時間などの撮像条件を変えて放電様相の観測し、フィラメント放電の時間進展とその構造の周期性の評価を行った。放電フィラメントは1回の放電で同時には現れずランダムな配列を示すが，印加電圧の5～10 サイクルの積算でフィラメント配列は六角構造の像を成すことがわかった。
（２）では、大気圧および準大気圧におけるマイクロ波放電プラズマの生成系のエネルギー損失を考慮に入れ、フィラメント状プラズマへの投入エネルギー密度を評価した。フィラメント長15～45mmに変化に対し投入エネルギー密度は 100～40 W/cm3 であり、電子密度はほぼ一定の 5×10^9 cm^-3 を示すことがわかった。
（３）DBDの自己組織構造の発現の初期段階を探るため、自己組織放電からグロー放電へ遷移するときの放電開始電圧を評価した。印加電圧やガス流の増加により放電は自己組織構造からグロー構造に変化し、この変化時に放電開始電圧は減少することがわかった。
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Report
(3 results)
Research Products
(35 results)
