2018 Fiscal Year Annual Research Report
Development and application of high density nitrogen radical source using helical plasma with long magnetic connection length
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17K18768
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
大野 哲靖 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (60203890)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田中 宏彦 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (60609981)
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| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2019-03-31
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| Keywords | 窒素ラジカル源 / 窒素プラズマ / 直流放電 / 螺旋状磁場 / 解離性再結合 / 単純トーラス型プラズマ発生装置 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
数十メートルという長い磁力線長を持つ螺旋状プラズマと非接触プラズマ現象を用いて，イオン照射によるダメージが少ない高密度窒素ラジカル源の開発を行った。
２重サンドイッチ構造の直熱型LaB6陰極と大口径傍熱型LaB6陰極を新たに開発し，放電特性（電流-電圧特性，ガス圧依存性，陰極―陽極間距離）を取得し，直流放電の最適化を行い，高密度の窒素分子プラズマの生成を可能とした。
矩形断面を持つドーナッツ形状の真空容器（単純トーラス型プラズマ発生装置）のトロイダル方向と鉛直方向にそれぞれ磁場を印加し，螺旋状の磁場配位を形成した。開発した陰極を用いた直流放電システムを用いて，装置上部（防熱型LaB6陰極の場合は装置下部）に高密度窒素分子プラズマを生成し，螺旋状の磁力線に沿ってプラズマを輸送させることにより，長い磁力線長をもつプラズマを生成することに成功した。さらに，プラズマが磁力線に沿って長距離輸送されることによってプラズマ中の電子温度が低下することを，2次元駆動高速掃引プローブ計測システムによるプラズマパラメータの2次元分布計測により明らかにした。さらに，窒素ガス導入量を増加し, プラズマをさらに冷却することが可能であり，電子温度 1eV以下の低温高密度窒素分子プラズマが生成された。
さらに，鉛直方向に移動可能な可視分光システムを用いて，低温高密度窒素分子プラズマ下流部を詳細に観測し，窒素分子イオンの解離再結合により生成された窒素原子からの発光スペクトルを観測した。本手法を用いた窒素ラジカル生成の有効性が確認された。さらに，簡易な発光解析モデルと分光による実験結果を比較することにより，窒素原子密度の評価を行った。
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Research Products
(7 results)
