2015 Fiscal Year Research-status Report
メガピクセル・マイクロプラズマジェットの微細加工と医療応用への挑戦
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15K14256
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| Research Institution | Tokai University |
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Principal Investigator |
堀澤 秀之 東海大学, 工学部, 教授 (30256169)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山口 滋 東海大学, 理学部, 教授 (40297205)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | マイクロマルチプラズマジェットアレイ / プラズマ源 / プラズマ推進機 / プラズマ除去加工機 / プラズマ生体薄膜除去 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
１．マイクロプラズマジェトアレイの試作および作動実験
1-1 マイクロミリングによるステンレス製6x6マイクロノズルアレイおよびプラズマジェットアレイの試作：1)マイクロミリングによるステンレス製マイクロノズルアレイの試作，2)マイクロミリングによるアルミナ製本体およびマルチ陰極アレイホルダの試作，3)顕微鏡によるノズル形状評価． 1-2 安定作動条件の検討：1)各種質量流量における放電電圧・電流特性・プレナム室圧力の測定，2)放電プルーム挙動撮像およびオシロスコープによる放電の時間的安定性の評価，3)安定作動条件の検討． 1-3 電極の設置方法の検討および耐久性試験：1)電極の蒸着による試作加工および耐久性評価，2)タングステン電極（マルチ陰極アレイ）の試作および耐久性試験，3)直流放電による放電電圧・電流特性の評価． 1-4 推力測定に基づく推進性能評価：1)各種作動条件における推力測定実験，2)測定推力・質量流量からの比推力・推進効率の見積り，3)推力測定装置の改良
２．ファイバ先端熱源を用いた新型超小型レーザー加熱マイクロプラズマジェトの試作
2-1 ファイバ先端熱源の高温発生特性の把握：1)FEMシミュレーションによるファイバ先端高温発生機構，2)FEMシミュレーションによるファイバ先端熱源による液体推進剤の加熱特性評価． 2-2 ファイバ先端熱源を用いた新型超小型レーザー加熱マイクロプラズマジェトの試作：1)ファイバ先端熱源を用いた新型超小型レーザーマイクロプラズマジェトの試作，2)ファイバ先端熱源を用いた新型超小型レーザー加熱マイクロプラズマジェトの作動実験．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
１．マイクロプラズマジェトアレイの試作および作動実験
1-1 マイクロミリングによるステンレス製6x6マイクロノズルアレイおよびプラズマジェットアレイの試作：1)マイクロミリングによるステンレス製マイクロノズルアレイの試作，2)マイクロミリングによるアルミナ製本体およびマルチ陰極アレイホルダの試作，3)顕微鏡によるノズル形状評価，などを実施した． 1-2 安定作動条件の検討：1)各種質量流量における放電電圧・電流特性・プレナム室圧力の測定，2)放電プルーム挙動撮像およびオシロスコープによる放電の時間的安定性の評価，3)安定作動条件の検討，などを実施した． 1-3 電極の設置方法の検討および耐久性試験：1)電極の蒸着による試作加工および耐久性評価，2)タングステン電極（マルチ陰極アレイ）の試作および耐久性試験，3)直流放電による放電電圧・電流特性の評価，などを実施した． 1-4 推力測定に基づく推進性能評価：1)各種作動条件における推力測定実験，2)測定推力・質量流量からの比推力・推進効率の見積り，3)推力測定装置の改良，などを実施した．
２．ファイバ先端熱源を用いた新型超小型レーザー加熱マイクロプラズマジェトの試作
2-1 ファイバ先端熱源の高温発生特性の把握：1)FEMシミュレーションによるファイバ先端高温発生機構，2)FEMシミュレーションによるファイバ先端熱源による液体推進剤の加熱特性評価，などを実施した． 2-2 ファイバ先端熱源を用いた新型超小型レーザーマイクロプラズマジェトの試作：1)ファイバ先端熱源を用いた新型超小型レーザー加熱マイクロプラズマジェトの試作，2)ファイバ先端熱源を用いた新型超小型レーザー加熱マイクロプラズマジェトの作動実験，などを実施した．
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| Strategy for Future Research Activity |
H28年度（次年度）：排気プラズマの診断・特性評価
１．微小熱電対による全温度分布測定： 1)微小熱電対の構築（素線径50um），2)真空チャンバ中に熱電対のスキャン用の3軸ステージ設置，3)全温度分布計測． ２．ラングミュアプローブによる電子温度・密度測定： 1)微小ラングミュアプローブ（素線径10um）の構築，2)プローブスキャン用3軸ステージの設置，3)電子温度・密度の計測． ３．CFD／DSMC法による排気プラズマの数値シミュレーション： 1)計算用3次元グリッドの再構築，2)排気プラズマ流がノズル出口・内部境界層を通じてノズル内部流に及ぼす影響の見積もり，3)ノズル出口検査面での運動量推力・圧力推力の寄与の検討，4)噴流干渉効果による推力増大機構の検討．
H29年度（最終年度）：最適作動条件の検討と性能（材料加工・宇宙推進・医療応用）評価
１．推力測定装置による推進特性評価と最適作動条件の検討： 1)各種ノズルアレイ，作動条件における推進剤質量流量・投入電力・推力の計測，2)比推力，推進効率，推力電力比の算出，3)推進性能の検討，4)最適作動条件の検討． ２．表面除去特性の評価と最適作動条件の検討： 1)被加工試料の設置（板状試料を噴流に垂直に設置），2)観察用カメラシステムの設置，3)各種加工条件における試験試料表面のSEM観察，4)各種加工条件における試験試料表面のレーザ顕微鏡による形状評価，5)最適加工条件の抽出． ３．医療用光ファイバ結合微小プラズマ源としての特性評価と最適処理条件の検討： 1)光ファイバ先端への装着，2)模擬組織の設置（板状試料を光学顕微鏡下に設置），3)各種条件における模擬組織への熱影響層評価，4)最適除去処理条件の抽出．
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[Presentation] High-Temperature Generation of a Diode-Laser Coupled Fiber-Tip Heat Source2015
Author(s)
Kai Wada, Shoko Shibagaki, Yoshiki Fukuda, Keisuke Kondo, Hideyuki Horisawa
Organizer
Joint Conference of 30th ISTS(International Symposium on Space Technology and Science), 34th IEPC(International Electric Propulsion Conference) & 6th NSAT（Nano-satellite Symposium）
Place of Presentation
Kobe International Conference Center （兵庫県・神戸市）
Year and Date
2015-07-04 – 2015-07-10
Int'l Joint Research
