大気圧プラズマを利用したEEM用粉末粒子作製装置の開発

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06555038
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 森 勇藏 大阪大学, 工学部, 教授 (00029125)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 佐野 泰久 大阪大学, 工学部, 助手 (40252598) ; 山村 和也 大阪大学, 工学部, 助手 (60240074) ; 山内 和人 大阪大学, 工学部, 助教授 (10174575)
• Keywords: EEM / 大気圧プラズマ / 超微粒子 / SiH_4 / プラズマCVD

Research Abstract

金属化合物ガスを含む大気圧プラズマ中での微粒子の気相成長現象を利用したEEM用の微細粉末粒子作製装置の試作を行なった。本装置では、大気圧雰囲気下で均一かつ安定したプラズマを発生させる必要があり、このためには、電極からの二次電子や熱電子の放出によるアーク放電の発生を防ぐ必要がある。本研究では、電極のアルミナセラミックスによる被覆を提案し、この様な電極を作製・評価した結果、非常に安定なプラズマを発生させることに成功した。本装置の性能を明らかにするために、SiH_4ガスによるSi超微粒子の作製実験を行なったところ、直径約50nmの粒径の均一性に優れた単分散粒子を作製できることが分かった。また、原料ガスであるSiH_4ガスのプラズマ中での分解は、同一の投入電力のもとでは、キャリヤガスとしてArを用いる場合に比べてHeを用いる場合の方がはるかに効率的に進行することが分かった。さらに、生成された粉末をプラズマ通過後に装置内で直接超純水に分散回収するためのシステムも作製し(装置内が大気圧であることから可能になった)、投入した原料ガスの量から換算した粉末粒子回収効率がほぼ100%の粉末作製装置を構築した。今後の課題は、生成エンタルピーのより大きな反応ガスを効率良く分解するために必要な、大電力の投入が可能な冷却システムをもった電極の設計を行う必要がある。(現在、セラミックス被覆の破壊により投入電力が制限され、SiCl_4など生成エンタルピーの大きなガスからの微粒子の生成では、回収効率が十分に上がらない。)