2020 Fiscal Year Research-status Report
中気圧プラズマによる化学処理性能大幅向上に向けた、ラジカル生成・反応機構の解明
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19K14968
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
中川 雄介 東京都立大学, システムデザイン研究科, 助教 (80805391)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 中気圧プラズマ / ラジカルフラックス / 窒素原子 / 酸素原子 / レーザー分光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、大気圧近傍でわずかに減圧した中気圧のプラズマを用いて、大気圧プラズマの利点である処理対象の多様性を確保したまま、ラジカルフラックスの向上と均一処理の実現を図る。中気圧下では、ラジカルの密度を大きく損なうことなく、ラジカル寿命を延ばすことができると予想している。これを検証するため、0.1気圧～0.9気圧のプラズマにおける主要ラジカルの密度をレーザー分光法で測定する。
2020年度は、当初の予定通り
①窒素＋希ガス混合放電における窒素ラジカル（N原子）の挙動
②酸素＋希ガス混合放電における酸素ラジカル（O原子）の挙動
を解析した。それぞれの条件下において、二光子励起レーザー誘起蛍光法で各ラジカル密度の時間変化を観測した結果、N2+Ar混合ガス中の放電では、減圧や組成変更により背景ガス中の窒素分率が低下しても、大気圧純窒素放電と同等以上のN原子密度を得られることが分かった。O2+Ar混合ガス中の放電では、O原子密度は酸素分率や圧力にほとんど依存しない一方で、30 kPaのAr(70%)/O2(20%)放電におけるO原子の減衰時定数は、大気圧純酸素放電より10倍以上長くなった。希ガスを混合してもラジカル密度が低下しない要因としては、希ガス混合による平均電子エネルギーの向上が影響している可能性がある。更に、中気圧下の希ガス混合放電では、不平等電界でも比較的均一なプラズマ領域が得られた。これらのことから、中気圧プラズマと希ガス混合放電を併用することで、より均一かつ高速なプラズマ化学処理を行える可能性が示唆された。
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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
当初の予定では、2020年度までに希ガス混合放電におけるN原子、O原子の挙動解明を行う予定であり、ほぼ予定通り進行している。
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| Strategy for Future Research Activity |
2021年度はHeとN2, O2混合ガス中でのN原子、O原子の挙動を解析するとともに、希ガス＋空気プラズマにおけるOHの挙動を解析し、統一的な物理化学モデル構築を目指す。
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| Causes of Carryover |
当初予定していた学会がオンライン開催となり、旅費が不要となったため。
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