カーボンナノ構造体創成プラズマ中の分子状、原子状ラジカルの挙動解明

2005 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17760054
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 高島 成剛 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 研究員 (80397471)
• Keywords: カーボンナノウォール / カーボンナノチューブ / プラズマ / 分子状ラジカル / 原子状ラジカル / 吸収分光 / 真空紫外 / カーボンナノ構造体

Research Abstract

カーボンナノ構造体創成プラズマ中の炭素原子絶対密度計測のための大気圧マイクロ放電ホローカソード光源を用いた真空紫外吸収法の構築を行い、下記の成果を得た。
1.基底状態の炭素原子絶対密度計測に波長165.7nm (2s^22p^2 ^3P-2p3s^3P^○)の共鳴線を用いることとした。大気圧マイクロ放電ホローカソード光源にヘリウムガスと二酸化炭素ガスを導入し、圧力0.1MPaで波長165.7nmの炭素原子光を得ることに成功した。
2.光源の発光スペクトルの同定のため、自己吸収の低減実験を行った。光源に導入する二酸化炭素ガスの分圧を4Paから2500Paまで変化させ、一定条件の誘導結合型一酸化炭素プラズマ中の165.7nmにおける吸収率計測を行った。結果として、吸収率の二酸化炭素分圧依存性は一定値であり、この範囲において自己吸収の影響は小さいことが判明した
3.光源は、大気圧程度の放電であるため、発光スペクトルには、ローレンツ拡がりの影響が考えられる。そこで、ローレンツ拡がりの影響を含めた光源の発光スペクトルの同定を行った。2項で求めた条件で光源を使用した。誘導結合型一酸化炭素プラズマにおける炭素原子の吸収率のパワー依存性と種々のローレンツ拡がりを仮定した場合の吸収率変化の理論曲線を比較することで、光源の発光スペクトルの同定を行った。結果として、光源の波長165.7nmにおける発光スペクトルは、炭素原子温度300Kのドップラー拡がりとドップラー拡がりの2.5倍のローレンツ拡がりからなるフォークトプロファイルであった。
4.上記の発光スペクトルの同定結果を基に、誘導結合型一酸化炭素プラズマ中の炭素原子絶対密度計測を行った。圧力8Pa、RFパワー100Wにおいて、炭素原子絶対密度は、5×10^<11>cm^<-3>であった。