RF励起マイクロプラズマを用いた毛細管内壁の表面処理の研究

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13650791
• Research Institution: Tsuruoka National College of Technology
• Principal Investigator: 吉木 宏之 鶴岡工業高等専門学校, 電気工学科, 助教授 (00300525)
• Keywords: マイクロプラズマ / 大気圧放電 / キャピラリ内壁処理 / 濡れ性 / マイクロプラズマジェット / Si局所的エッチング / ユビキタスプラズマ源

Research Abstract

2cm角、厚さ1mmの石英基板上に作製した断面積150×500μm^2のマイクロキャピラリ内に大気圧He、Arプラズマを10W以下の低電力で生成するRF励起マイクロプラズマ発生装置を試作した。この装置は重量約5kg、縦横25cm四方で容易に持運びができる為、ユビキタス時代のプラズマ源である。このマイクロプラズマ源の材料処理への応用として、内径0.5mmのテフロンチューブ内壁の親水化の研究を行なった。テフロンチューブにHeガスを導入して、プラズマ励起用平行平板電極間にチューブを挿入する事で大気圧下でチューブ内部にプラズマを生成した。He流量、RF電力、処理時間をパラメータとしてテフロンチューブ内壁の濡れ生を調べた結果、流量200lm/min、処理時間15sで濡れ性が最大になり、この時、X線光電子分光(XPS)測定より内壁表面に極性官能基C=0等が導入されている事が判った。さらに、SEM観測からプラズマ処理後の内壁はエッチングにより平滑化されている事が明らかになった。
この他に、マイクロプラズマ局所領域材料処理への応用として、大気中で外径0.5mm以下の注射針先端からマイクロプラズマジェットを生成し、He/SF_6/O_2プラズマによりSi基板のポイントエッチングを170μm/minのエッチング速度で実現した。

Research Products

• [Publications] H.Yoshiki 他5名: "Localized Plasma Processing of Materials Using Atmospheric-Pressure μ Plasma Jets"Japanese Journal of Applied Physics. 42. 4000-4003 (2003)
• [Publications] K.Taniguchi, H.Yoshiki 他2名: "Generation of Integrated Atmospheric-Pressure Microplasmas"Japanese Journal of Applied Physics. 42. 6584-6589 (2003)
• [Publications] 吉木宏之, 庄司裕之, 堀池靖浩: "ポリマーチューブ内壁の大気圧プラズマ処理-PTFEチューブでの結果-"Journal Vacuum Society of Japan(真空)). 47(掲載決定). (2004)
• [Publications] 吉木宏之, 武田伸弥: "電子サイクロトロン共鳴(ECR)励起シート状プラズマ源"鶴岡工業高等専門学校 研究紀要. 38. 1-4 (2003)