2011 Fiscal Year Annual Research Report
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21540509
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
豊田 浩孝 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (70207653)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
石島 達夫 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (00324450)
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| Keywords | シュタルク効果 / 大気圧プラズマ / 電界計測 / 電子密度計測 / 発光分光 |
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| Research Abstract |
大気圧プラズマは、真空システムを用いないなど、従来のプラズマ源にない利点を有しており、表面処理などさまざまな分野への応用が進められている。また、それにともない本プラズマのプラズマ密度等の基礎的なプラズマ特性評価について高精度な計測手法が求められている。大気圧プラズマの電子密度測定法としては一般にシュタルク拡がりから算出する手法が用いられているが、本研究代表者らは、その時分解測定において放電時に印加される外部電界がシュタルクスペクトルの拡がりに影響を及ぼす可能性を指摘してきた。本研究はこの点に着目し、外部電界のスペクトル拡がりおよび密度測定に及ぼす影響を実験的に明らかにするとともに、より高精度なプラズマ密度測定法の指針を得ることを目的とする。
本年度は前年度に引き続き、電界に対して平行および垂直方向のHβスペクトル偏光面それぞれに対するスペクトル分裂の違いを利用した電界計測から電界の時間変化を測定するとともに、スロット間での電界の変化についても調査をおこなった。さらに、本測定結果をもとにプラズマ密度の時間変化を測定したところ、放電開始後に増加したプラズマ密度が約0.7μ秒後にピークを迎えたのちに減少する傾向を見出した。このプラズマ密度減少の時間スケールが計算より推定されたプラズマ温度上昇の時間スケールと同じ程度であることから、プラズマ密度減少はプラズマ加熱によるガス及びプラズマの膨張に起因するものと考えられる。さらに、プラズマ密度計測および導波管表面電流密度の時間変化の結果をもとにプラズマ中の電界を推定したところ、H_βスペクトル電界評価結果と非常によく一致しており、本測定の妥当性を確認できた。以上のように本研究代表者らの提案によるプラズマ評価法がきわめて妥当であり、大気圧プラズマの挙動解析にきわめて有効な手段であることが示された。
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