2005 Fiscal Year Annual Research Report
微小空間へ高効率電力注入を実現する回路技術とその応用
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15075203
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
石井 彰三 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (40016655)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
安岡 康一 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教授 (00272675)
井深 真治 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助手 (70262277)
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| Keywords | マイクロプラズマ / 質量制限型 / 微粒子 / 液滴 / テイラーコーン / 高速ガス流 / 大気圧グロー放電 |
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| Research Abstract |
気体を用いた大気圧非平衡マイクロプラズマの生成は、産業へのプラズマ応用の新展開に不可欠である。そこで高効率・大電力注入を実現するには、ns程度の高速短パルス電圧の印加による過渡グロー放電が有効であることに着目した。グローからアークに進展させないためには短パルスが必要である。我々は同軸ケーブルをパルス成形線路としたパルス電源を製作・適用したが、小型化に適さないことから、LC素子で構成する非線形線路の導入により高速化と高電圧化を実現し、小形マイクロプラズマ生成システムへの道を開いた。微細なガス流を用いたプラズマでは、ホロー平板電極の適用により新たなパラメータを持つプラズマの生成と制御に成功した。同軸状の二層ガス流により放電を制御すると、周囲気体を自由に選択できるので高機能のプラズマを生成できることを実証した。さらに、放電系外部にイオン電流が取り出せることを発見し、これをイオン源あるいは微細加工へ応用できる可能性を示した。
微粒子を用いたマイクロプラズマを電磁加速により一定方向への運動を加えて、プラズマ生成部と反応領域を分ける技術を開発した。これは多種類の物質からのプラズマを利用した薄膜生成や微細加工への応用がある。銅プラズマを軸方向に加速しシリコンへ照射してプラズマによる表面処理を実証し、マイクロプラズマ溶射と名付けた。液滴を用いたマイクロプラズマの放電進展について、詳細な時間変化を把握した。放電後の生成物を分析し化学反応へ応用する上で必要な、ラズマへのエネルギー注入量と物質変化との関係を追求できるようになった。直径10μm程度の液体フィラメントを形成するための条件を明らかにし、これを安定に生成・維持する技術を確立した。また、液体フィラメントからマイクロプラズマを生成できることを実証できたので、液体マイクロプラズマを定常的に生成する技術開発を開始した。
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