コンパクトドリフトチューブ型ナノ粒子検出法の創成

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 26600126
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 白谷 正治 九州大学, システム情報科学研究科(研究院, 教授 (90206293)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: プラズマ / ナノ粒子計測 / ドリフトチューブ / 水晶振動子 / 電場摂動

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、水晶振動子マイクロバランスを用いたナノ粒子計測法を発展させてナノ粒子の輸送の動的振る舞いを利用することで、ナノ粒子のサイズ・密度・帯電量とフラックスの計測を可能にする従来にないコンパクトなドリフトチューブ型ナノ粒子検出法を創成して、プラズマ中のナノ粒子の振る舞いに関する新たな学術基盤を構築することを目的とする。平成27年度は、平成26年度に得た結果を基に設計したコンパクトドリフトチューブを製作し、これを用いてナノ粒子の動的振る舞い計測を実施した。
高密度水素ヘリコンプラズマとカーボン壁相互作用で発生したナノ粒子のチューブ内での輸送状況を調べるため、平行平板型の2枚のバイアス電極を放電の中心軸から直角方向に設置し、片方を接地、他方を正バイアスして電極へのナノ粒子堆積をSEMで調べた。電極上には滴状のナノ粒子が多数捕集された。これは気相中で溶融したナノ粒子がが基板との衝突時に変形・固化したものだと考えられる。捕集したナノ粒子のサイズ分布の放電中心軸からの距離依存性を調べた所、距離の増加と共にピークサイズおよび最大粒子束は単調減少した。また滴状ナノ粒子は捕集面上で角度を持って堆積しており、これらサイズ分布や堆積方向、形状からダスト輸送の動的振る舞いを評価可能であることを明らかにした。
今後は、数値シミュレーションによる評価を合わせて、ナノ粒子の輸送特性についてより詳細に評価する予定である。

Research Products

• [Journal Article] Deposition rate and etching rate due to neutral radicals and dust particles measured using QCMs together with a dust eliminating filter (2015)
  • Author(s): R. Katayama, K. Koga, D. Yamashita, K. Kamataki, H. Seo, N. Itagaki, M. Shiratani, N. Ashikawa, M. Tokitani, S. Masuzaki, K. Nishimura, A. Sagara, LHD Experimental Group
  • Journal Title: Proc. 68th GEC/9th ICRP/33rd SPP Volume: 60 Pages: LW1.101
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Real-time mass measurement of dust particles deposited on vessel wall in a divertor simulator using quartz crystal microbalances (2015)
  • Author(s): M. Tateishi, K. Koga, R. Katayama, D. Yamashita, K. Kamataki, H. Seo, N. Itagaki, M. Shiratani, N. Ashikawa, S. Masuzaki, K. Nishimura, A. Sagara, and the LHD Experiment Group
  • Journal Title: J. Nucl. Mater. Volume: 463 Pages: 865-868
  • DOI: 10.1016/j.jnucmat.2014.10.049
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] コンパクトドリフトチューブを用いたプラズマ生成ダスト捕集 (2016)
  • Author(s): 白谷正治, 片山龍, 古閑⼀憲, 山下大輔, 徐鉉雄, 板垣奈穂, 増崎貴, 芦川直子, 時谷政行, 西村清彦, 相良明男, LHD実験グループ白谷正治, 片山龍, 古閑⼀憲, 山下大輔, 徐鉉雄, 板垣奈穂, 増崎貴, 芦川直子, 時谷政行, 西村清彦, 相良明男, LHD実験グループ
  • Organizer: 第63回応用物理学会春季学術講演会
  • Place of Presentation: 東京工業大学
  • Year and Date: 2016-03-22
• [Presentation] ダイバータシミュレータ内でのコンパクトドリフトチューブを用いたダスト捕集実験 (2015)
  • Author(s): 片山龍, 古閑一憲, 山下大輔, 徐鉉雄, 板垣奈穂, 白谷正治, 増崎貴, 芦川直子, 時谷政行, 西村清彦, 相良明男, LHD実験グループ
  • Organizer: プラズマ・核融合学会九州・沖縄・山口支部 第19回支部大会
  • Place of Presentation: 熊本大学
  • Year and Date: 2015-12-20
• [Presentation] 核融合炉内ダスト計測用コンパクトドリフトチューブの試作 (2015)
  • Author(s): 片山龍, 古閑一憲, 山下大輔, 徐鉉雄, 板垣奈穂, 白谷正治, 芦川直子, 時谷政行, 増崎貴, 西村清彦, 相良明男, LHD実験グループ
  • Organizer: 第32回プラズマ・核融合学会 年会
  • Place of Presentation: 名古屋大学
  • Year and Date: 2015-11-24
• [Presentation] Deposition rate and etching rate due to neutral radicals and dust particles measured using QCMs together with a dust eliminating filter (2015)
  • Author(s): R. Katayama, K. Koga, D. Yamashita, K. Kamataki, H. Seo, N. Itagaki, M. Shiratani, N. Ashikawa, M. Tokitani, S. Masuzaki, K. Nishimura, A. Sagara, LHD Experimental Group
  • Organizer: ICRP9/GEC68/SPP33
  • Place of Presentation: Hawaii Convention Center, USA
  • Year and Date: 2015-10-14
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] プラズマ・壁相互作用により発生したダスト堆積とプラズマ発光との相関 (2015)
  • Author(s): 片山龍, 古閑一憲, 山下大輔, Hyunwoong Seo, 板垣奈穂, 白谷正治, 芦川直子, 時谷政行, 増崎貴, 西村清彦, 相良明男, LHD実験グループ
  • Organizer: 平成27年度（第68回）電気・情報関係学会九州支部連合大会
  • Place of Presentation: 福岡大学
  • Year and Date: 2015-09-26
• [Remarks] プラズマ工学研究室
  • URL: http://plasma.ed.kyushu-u.ac.jp/index.html