2017 Fiscal Year Annual Research Report
Construction of radical surface reaction mechanisms by using a newly-developed plasma molecular beam apparatus and MEMS wall surfaces
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15H05508
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| Research Institution | Nagoya Institute of Technology |
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Principal Investigator |
齋木 悠 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (60550499)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 燃焼 / 化学的消炎 / 表面反応 / MEMS / 分子線 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，燃焼器と火炎の干渉において重要となる壁面の化学的消炎効果に焦点を当て，プラズマ，分子線および燃焼診断技術を駆使することで，燃焼反応で重要となるラジカルの表面反応機構を解明することを目的としている．
本年度はまず，平行平板内の火炎を対象とし，2光子吸収レーザー誘起蛍光法(TALIF)による水素ラジカル(H)の濃度計測および気相・表面での素反応を考慮した数値解析を行った．実験の結果，ステンレス壁面では，石英壁面に対し，Hに対する活性度が高いことが分かり，また，TALIFおよび数値計算で得られたH濃度分布の比較から，Hの壁面吸着確率が，石英およびステンレスにおいて，それぞれ0.01および0.1のオーダーであることを明らかにした．さらに，本課題で開発したプラズマ分子線散乱装置を用いて，石英およびステンレスにおけるH吸着の定量を試みた．本装置は，超高真空下での水素ガス(H2)のプラズマ分解により生成したH原子線を壁面に照射することで，H吸着確率の直接的な評価を可能とする．散乱実験の結果，石英およびステンレスともに，吸着反応が微弱ながら壁温に依存し，400 ℃以上では脱離反応が促進するため，吸着確率が低下することを示した．また，ステンレス壁面における吸着確率は0.5であることが判り，燃焼実験とも良い一致を示すことが明らかとなった．一方，石英壁面での吸着確率は0.6となり，燃焼場と比較し60倍程度高い反応性を示す結果となった．大気圧下のガラス表面には有機物が吸着していることが知られており，本実験の結果は，化学的効果のモデル化において壁面の清浄度を考慮に入れる必要があることを示唆している．
以上，表面の清浄性に関する考察が今後の課題ではあるものの，燃焼実験・実機で多用される石英・ステンレス壁面において，燃焼反応で最も重要なHラジカルの吸着反応を定量することに初めて成功した．
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| Research Progress Status |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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