2015 Fiscal Year Annual Research Report
低真空アーク金属表面処理のエネルギー効率改善に向けた陰極点挙動解析
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25400536
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| Research Institution | Akita Prefectural University |
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Principal Investigator |
杉本 尚哉 秋田県立大学, システム科学技術学部, 教授 (20291784)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 低真空アーク / 陰極点 / 微小高速輝点 / 金属表面酸化膜除去 / ラングミュアプローブ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
低真空中のアーク放電で発生する陰極点が示す、高エネルギー密度・不規則移動の特性を利用する金属表面の酸化膜層除去処理において、全面を酸化膜層で覆われた金属平板の片側の面を陽極に対向させ、その対向した面上で放電を開始すると、陰極点はまず、発生した面上の酸化膜層を除去し、それから反対側の面、すなわち、陽極から見て裏側の面上へと移動して酸化膜層を除去していくが、時々酸化膜層の除去が完了した面上に戻る。本研究の目的は、酸化膜層除去時に見られる通常の「陰極点」と、酸化膜除去後の面上に見られる「微小高速輝点」との関連を調べ、陰極点挙動を理解して酸化膜層の除去効率の向上につなげることである。
陰極点が金属平板の陽極に対向する面上にある時は、電極間には比較的暗いプラズマが発生しているのに対し、金属平板の陽極とは反対側の面上にある時には、電極間には非常に明るいプラズマが発生する。低真空中のアーク放電では、陰極点から放出される陰極物質蒸気が電極間を流れる電流により電離してプラズマとなると考えられている。我々の実験においても、陰極点が陽極に対向する面上にある時は従来の説明が成り立つと考えられるが、陰極点がその反対側の面上にある時に電極間に見られる非常に明るいプラズマについては、従来の考えが適用しにくい。最終年度においては、電極間に設置したガラス平板に、放電中に電極間に存在する物質を付着させ、エネルギー分散型X線分光法により元素分析を行った。陰極点が陽極に対向する面上にある時の分析結果では、付着物質は金属平板の酸化膜層由来のものであると考えられる。一方、陰極点が陽極とは反対側の面上にある時の分析結果では、付着物質は金属平板の酸化膜層下のバルク表層部由来のものであると考えられる。つまり、陰極点が無いにも関わらず陰極物質蒸気のプラズマが発生しており、陰極点の位置により放電様式が変化すると考えられる。
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