2015 Fiscal Year Annual Research Report
粉体の瞬間精密電荷制御を可能にする気相単極イオン抽出法の開発と帯電粒子の運動解析
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26289288
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
松坂 修二 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10219420)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 粉体 / 粒子 / プラズマ / 帯電 / 電荷 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，プラズマジェットを自由空間につくり，単極イオンあるいは電子を抽出して，粒子に電荷を瞬時にかつ精密に付与する技術を開発することを目的とする。電荷付与装置の設計・製作後，実験によって単極荷電ジェットの生成条件を明らかにしたのち，粒子を帯電させるための操作パラメータを定量的に解析・評価して，粒子帯電装置のシステムを構築する。一連の実験，解析，評価を3年間で行う。本年度は，前年度に制作した装置を用いて粒子帯電実験を行い，詳細なデータを取得するとともに，実験結果を踏まえて帯電過程の理論検討および帯電プロセスの検討を行った。①粒子帯電実験：単極荷電ジェットの操作条件を把握するため，実験パラメータを系統的に変化させて粒子帯電量を測定・評価した。すなわち，単極荷電ジェットの照射時間，濃度，電荷の極性の違いを評価した。単極荷電ジェットの照射距離および帯電粒子の照射方法を評価した。試料粒子の材料を変更し，粒子の比電荷を測定した。②帯電過程の理論検討：粒子帯電実験の結果および電荷移動モデルの整合性を検討しながら，単極荷電ジェットにおける粒子帯電過程の理論モデルを構築した。粒子の表面電荷密度を測定し，最大平衡帯電との関係を明らかにした。③帯電プロセスの検討：粒子を分散させて帯電実験を行うとともに固定粒子層で帯電実験を行った。単極イオンあるいは電子は粒子表面に十分に到達するが，その後の電荷移動の解析と検証を行った。また，顕微高速度カメラを使用して粒子の挙動を解析した。
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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
平成27年度は，前年度に制作した装置を用いて粒子帯電実験を行い，詳細なデータを取得するとともに実験結果を踏まえて帯電過程の理論検討および帯電プロセスの検討を行う計画である。これに対して，単極荷電ジェットの操作条件を系統的に変化させて粒子帯電量を測定・評価した。また，単極荷電ジェットの照射距離および帯電粒子の照射方法を評価し，試料粒子の材料を変更し，粒子の比電荷の分布を測定した。次に，粒子帯電実験の結果および電荷移動モデルの整合性を検討しながら，単極荷電ジェットにおける粒子帯電過程の理論モデルを構築した。さらに，粒子を分散させて帯電実験を行うとともに固定粒子層で帯電実験を行い，電荷移動の解析と検証および顕微高速度カメラを使用して粒子の挙動を解析した。上記のとおり，研究は計画にしたがって順調に進行している。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成28年度は，実用性を考慮した確証実験を行い，理論的検討を加えて総合評価を行い，システムの構築を図る。特に，粒子を連続帯電させるために，供給装置を用いて連続供給し，素材の影響を検討して，粒子の帯電特性を評価する。プラズマジェットで生成した電荷を直接粒子に付与するのではなく，傾斜振動板に電荷を付与したのち，その電荷を粒子に付与させる方法を検討する。この方法により，プラズマジェットに起因する電荷の発生速度と粒子の供給速度を一致させる必要がなくなり，操作の自由度は各段に高くなる。さらに，システム構築に必要な粒子帯電メカニズムを検討する。
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Research Products
(5 results)
