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2013 Fiscal Year Annual Research Report

マイクロ流体界面に形成するシート状反応性プラズマ

Publicly Offered Research

Project AreaCreation of Science of Plasma Nano-Interface Interactions
Project/Area Number 24110720
Research InstitutionToyota Technological Institute

Principal Investigator

佐々木 実  豊田工業大学, 工学部, 教授 (70282100)

Project Period (FY) 2012-04-01 – 2014-03-31
Keywords反応性プラズマ / マイクロプラズマ / MEMS / マイクロ流路 / 層流 / Y形合流路 / 平均自由行程 / 拡散長
Research Abstract

応用が進むマイクロプラズマにおいては、放電に有利な特性長が100μm程度となるため、MEMS技術による高度化が期待されている。代表者らは、プラズマ密度を高くし易い誘導結合型プラズマ源を軸に研究を進めた。点火が難しい問題は、浮遊電極の導入が原理的解決になることを見出した。点火用電源の追加や結線が不要で、部品数増加や構造の複雑化は最小限に留まる。MEMSデバイスとしてのプラズマ点灯を安定して行うには、改善の余地があったが、シールドの効果が明らかとなり、誘導結合型では最小パワーとなる5Wでの点火を実現した。
MEMS技術によって、ガス流路に様々な工夫を加えることができる。マイクロ流路内は層流が安定である。放電ガスと反応ガスの合流路をMEMSプラズマ源と組み合わせ、2つのガスが接する領域にのみ局所形成する反応性プラズマを提案した。2種のガスが合流するY形合流路を持つプラズマ源を製作した。Y形合流路の上流側近傍でプラズマ点灯を実現した。放電ガスにはHeを利用した。(1)反応ガスに大気中のO2ガスを利用し、デバイス中に成膜したダイヤモンドライクカーボンのエッチング跡を観た。プラズマ照射により、流れに沿って特徴的な筋を示した。反応ガス側から放電ガス側に向けて、μm以下で急峻にエッチングが深く入ることはガスの平均自由工程を、その後は50μm程度のテールを示すことはガス拡散長を反映している。(2)次にCF4ガスを供給し、Si基板上にエッチングとデポジションが混じった直線状の痕跡を確認した。いずれの例でも明るいプラズマ領域から離れた下流に、ガス界面で形成された反応性プラズマが局在して生じたことを示す痕跡であった。

Current Status of Research Progress
Reason

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

25年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (27 results)

All 2014 2013 Other

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (24 results) (of which Invited: 2 results) Remarks (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] An Atmospheric Pressure Inductively Coupled Microplasma Source of Vacuum Ultraviolet Light2014

    • Author(s)
      R. Sato, D. Yasumatsu, S. Kumagai, K. Takeda, M. Hori, M. Sasaki
    • Journal Title

      Sensors and Actuators A

      Volume: 215 Pages: 144-149

    • DOI

      10.1016/j.sna.2013.09.018

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] MEMS Plasma Source and Combinations with Microfluidic Functions2014

    • Author(s)
      Minoru Sasaki
    • Organizer
      MEMS workshop for the 4th International Conference on Small Science (ICSS 2014)
    • Place of Presentation
      Hong Kong, China
    • Year and Date
      20141208-20141211
    • Invited
  • [Presentation] 3D lithography and micro-plasma possibilities for combining with precision machining2014

    • Author(s)
      Minoru Sasaki
    • Organizer
      International Symposium on Micro/Nano Mechanical Machining and Manufacturing (ISMNM 2014) Session B 23
    • Place of Presentation
      Xi'an, China
    • Year and Date
      20140421-20140424
  • [Presentation] MEMSによるマイクロ流体界面での反応性プラズマ形成2014

    • Author(s)
      柄崎克樹, 熊谷慎也, 佐々木実
    • Organizer
      日本機械学会 東海支部 第63期総会・講演会, OS3 MEMSと先進材料, 305
    • Place of Presentation
      大同大学, 名古屋
    • Year and Date
      20140318-20140318
  • [Presentation] MEMS大気圧プラズマ光源の省電力化2014

    • Author(s)
      佐藤龍仁,熊谷慎也,堀勝,佐々木実
    • Organizer
      第61回応用物理学会春季学術講演会, 19p-PG3-6, p.13-160
    • Place of Presentation
      青山学院大学, 相模原
    • Year and Date
      20140317-20140320
  • [Presentation] MEMS Nozzle for Localized Irradiation of Atmospheric Pressure Plasma Trapping Micro-Samples2014

    • Author(s)
      R. Shimane, S. Kumagai, H. Hashizume, T. Ohta, M. Ito, M. Hori, M. Sasaki
    • Organizer
      ISPlasma2014/IC-PLANTS2014, 06aB05OLN
    • Place of Presentation
      名古屋
    • Year and Date
      20140302-20140306
  • [Presentation] Delay Masking Process Using UV Cured Resist Layer Combined with Deep Reactive Ion Etching for Multiple Height Microstructures2014

    • Author(s)
      R. Sato, T. Sawada, S. Kumagai, M. Sasaki
    • Organizer
      ISPlasma2014/IC-PLANTS2014, 06aB03O
    • Place of Presentation
      名古屋
    • Year and Date
      20140302-20140306
  • [Presentation] Length Effect of Floating Wire Electrode in Transportable 144MHz Inductively Coupled Micro-Plasma Source2014

    • Author(s)
      D. Yasumatsu, H. Matsuyama, S. Kumagai, K. Takeda, M. Hori, M. Sasaki
    • Organizer
      ISPlasma2014/IC-PLANTS2014, 03aP07
    • Place of Presentation
      名古屋
    • Year and Date
      20140302-20140306
  • [Presentation] A Microplasma Reactor Chip for Utilizing Gas-Gas Interface2014

    • Author(s)
      M. Hashimoto, K. Tsukasaki, R. Sato, S. Kumagai, M. Sasaki
    • Organizer
      Proc. 8th Int. Conf. on Reactive Plasmas and 31st Symp. on Plasma Processing, 6P-PM-S14-P35
    • Place of Presentation
      福岡
    • Year and Date
      20140203-20140207
  • [Presentation] Surface Plasmon Polariton Based Wavelength Selective IR Emitter Combined with MEMS Heater with Reduced Thermal Loss2014

    • Author(s)
      T. Sawada, T. Chikuba, S. Kumagai, K. Masuno, M. Ishii, S. Uematsu, M. Sasaki
    • Organizer
      Proc. 8th Int. Conf. on Reactive Plasmas and 31st Symp. on Plasma Processing, 5B-AM-08
    • Place of Presentation
      福岡
    • Year and Date
      20140203-20140207
  • [Presentation] Enhanced Wavelength Selective Infrared Emission Using Surface Plasmon Polariton and Thermal Energy Confined in Micro-Heater2014

    • Author(s)
      T. Sawada, K. Masuno, S. Kumagai, M. Ishii, S. Uematsu, M. Sasaki
    • Organizer
      Proc. the 27th Int. Conf. on Micro Electro Mechanical Systems, Th-240, pp.1179-1182
    • Place of Presentation
      San Francisco, USA
    • Year and Date
      20140126-20140130
  • [Presentation] Localized Microplasma Generation in MEMS Gas Channel2013

    • Author(s)
      R. Sato, D. Yasumatsu, S. Kumagai, M. Hori, M. Sasaki
    • Organizer
      Proc. 20th Int. Display Workshops, MEET5-2, pp.1409-1412
    • Place of Presentation
      札幌
    • Year and Date
      20131204-20131206
  • [Presentation] MEMS Plasma Source and its Applications2013

    • Author(s)
      Minoru Sasaki, Shinya Kumaga
    • Organizer
      The 4th International Workshop on Nanotechnology and Application - IWNA 2013, AMN-O35-I, pp.127-128
    • Place of Presentation
      Vung Tau, Vietnam
    • Year and Date
      20131114-20131116
    • Invited
  • [Presentation] マイクロ流体界面へのシート状反応性プラズマ形成の検証2013

    • Author(s)
      橋本將寛,柄崎克樹,熊谷慎也,佐々木実
    • Organizer
      第5回集積化MEMSシンポジウム, 7pm1-E-4
    • Place of Presentation
      仙台
    • Year and Date
      20131105-20131107
  • [Presentation] MEMS大気圧プラズマ光源2013

    • Author(s)
      佐藤龍仁,熊谷慎也,堀勝,佐々木実
    • Organizer
      第30回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム, 6AM2-A-3
    • Place of Presentation
      仙台
    • Year and Date
      20131105-20131107
  • [Presentation] A Micro Plasma Reactor Chip: Using Interface in Micro-/Nano-Channels towards Materials Processing2013

    • Author(s)
      M. Hashimoto, R. Sato, S. Kumagai, M. Sasaki
    • Organizer
      IEEE Nanotechnology Materials and Devices Conference (IEEE NMDC 2013) WP-2-4
    • Place of Presentation
      Tainan, Taiwan
    • Year and Date
      20131007-20131009
  • [Presentation] Microfluidic Device with Accurately Aligned Optical Fibers for Measuring Transmission Spectrum Using Supercontinuum Light2013

    • Author(s)
      H. Iimura, D. Deng, S. Kumagai, Y. Ohishi, M. Sasaki
    • Organizer
      Extended Abstracts 2013 Int. Conf. on Solid State Devices and Materials, G-3-2, pp836-837
    • Place of Presentation
      福岡
    • Year and Date
      20130924-20130927
  • [Presentation] Localized Plasma Treatment for Individual Cells2013

    • Author(s)
      R. Shimane, S. Kumagai, M. Hori, M. Sasaki
    • Organizer
      Extended Abstracts 2013 Int. Conf. on Solid State Devices and Materials, G-2-6, pp832-833
    • Place of Presentation
      福岡
    • Year and Date
      20130924-20130927
  • [Presentation] Multiple-Height Microstructure Fabricated by Deep Reactive Ion Etching and Soft Resist Masks Combined with UV Curing2013

    • Author(s)
      Ryoto Sato, Shinya Kumagai, Minoru Sasaki
    • Organizer
      第26回プラズマ材料科学シンポジウム(SPSM26)24a-A-6
    • Place of Presentation
      九州大学, 福岡
    • Year and Date
      20130923-20130924
  • [Presentation] Wavelength Selective Infrared Emission via Surface Plasmon Polariton from MEMS Heater for CO2 Gas Sensing2013

    • Author(s)
      K. Masuno, T. Sawada, S. Kumagai, M. Ishii, M. Sasaki, S. Uematsu
    • Organizer
      2013 JSAP-MRS Joint Symposia Abstract DVD, 17p-PM4-26, JSAP-MRS-O-055
    • Place of Presentation
      京都
    • Year and Date
      20130916-20130920
  • [Presentation] Micro-Channel Device for Spectrum Measurement Using Optical Fiber Aligned with Bias Spring with Reversely Tapered Profile2013

    • Author(s)
      H. Iimura, D. Deng, S. Kumagai, Y. Ohishi, M. Sasaki
    • Organizer
      Proc. 2013 IEEE Int. Conf. on Optical MEMS and Nanophotonics, WM-S2.5, pp.93-94
    • Place of Presentation
      金沢
    • Year and Date
      20130819-20130822
  • [Presentation] Surface Plasmon Polariton Based Wavelength Selective IR Emitter Combined with Microheater2013

    • Author(s)
      T. Sawada, K. Masuno, S. Kumagai, M. Ishii, S. Uematsu, M. Sasaki
    • Organizer
      Proc. 2013 IEEE Int. Conf. on Optical MEMS and Nanophotonics, TM-S1.5, pp.45-46
    • Place of Presentation
      金沢
    • Year and Date
      20130819-20130822
  • [Presentation] A Microplasma Chip for Radical Monitor2013

    • Author(s)
      R. Sato, D. Yasumatsu, S. Kumagai, M. Hori, M. Sasaki
    • Organizer
      Proc. 2013 IEEE Int. Conf. on Optical MEMS and Nanophotonics, TM-S1.4, pp.43-44
    • Place of Presentation
      金沢
    • Year and Date
      20130819-20130822
  • [Presentation] Etching profile control of alignment spring for combining MEMS micro-channel device and optical fibers2013

    • Author(s)
      H. Iimura, D. Deng, Y. Ohishi, S. Kumagai, M. Sasaki
    • Organizer
      Abstracts of The 12th Asia Pacific Physics Conference (APPC12) D2-PMo-5, p.162
    • Place of Presentation
      幕張メッセ
    • Year and Date
      20130714-20130719
  • [Presentation] Indirect Wavelength Selective Infrared Micro-Emitter Using Surface Plasmon Polariton for Gas Sensing2013

    • Author(s)
      T. Sawada, S. Kumagai, K. Masuno, M. Ishii, S. Uematsu, M. Sasaki
    • Organizer
      The 17th International Conference on Solid-State Sensors, Actuators and Microsystems, M3P.128, pp.518-521
    • Place of Presentation
      Barcelona, Spain
    • Year and Date
      20130616-20130620
  • [Remarks] マイクロメカトロニクス研究室ホームページ

    • URL

      http://www.toyota-ti.ac.jp/mems/index.htm

  • [Patent(Industrial Property Rights)] 浮遊電極がシールドされた誘導結合型マイクロプラズマ源2014

    • Inventor(s)
      佐々木実
    • Industrial Property Rights Holder
      佐々木実
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      特願2014-034796
    • Filing Date
      2014-02-26

URL: 

Published: 2015-05-28  

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