2007 Fiscal Year Annual Research Report
CARSによるダイヤモンド薄膜燃焼合成場の温度分布測定と合成機構の解明
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18760156
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| Research Institution | Numazu College of Technology |
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Principal Investigator |
新冨 雅仁 Numazu College of Technology, 機械工学科, 講師 (40290754)
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| Keywords | ダイヤモンド薄膜 / 燃焼合成 / CARS / 窒素添加 |
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| Research Abstract |
本研究では,空間分解能に優れたfblded BOXCARSの位相整合条件で温度測定を行うことを前提としており,焦点付近においては非常に精密なレーザ光軸の調整が必要となる。そのため,窒素を測定対象に選び,焦点付近を直接観察しながら光軸調整が比較的容易に行えるようにしているが,原料ガスへの窒素添加率を温度測定に必要と考えられる20%にまで上昇させてもダイヤモンド薄膜の合成が可能となったため,実際に温度分布測定に着手した。
その結果,バーナ出口付近の比較的温度の低い位置では温度測定に成功した。また,化学反応計算ソフトで得られた火炎面付近の急激な温度上昇はCARSによる測定では観察されず,比較的厚い予熱帯が存在する可能性が明らかになった。
しかしながら,測定点が火炎面に近づくにつれ,十分なCARS光強度が得られくなり,窒素添加率20%では測定が不可能になることも分かった。このため,窒素添加率をさらに増加させてもダイヤモンド薄膜が合成可能な当量比や基板温度の範囲を調査したが,平面火炎の安定性が悪化し,これ以上の窒素添加は困難であることが確かめられた。また,窒素CARS光のピーク位置付近にアセチレン/酸素火炎の比較的強い発光が存在することも分かり,窒素を対象としたCARSでの測定がこれ以上困難であると判断した。
一方,火炎温度を低下させることでCARSでの測定を容易にすることを目的とし,アルゴンによる原料ガスの希釈を試みたが,わずかな添加量で平面火炎が安定しなくなり,実験が不可能であることも確かめられた。
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