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コロナ放電の基礎研究

Research Project

Project/Area Number08J10498
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Analytical chemistry
Research InstitutionYokohama City University
Research Fellow 関本 奏子  Yokohama City University, 国際総合科学研究科, 特別研究員(DC2)
Project Period (FY) 2008 – 2009
Project Status Completed(Fiscal Year 2009)
Budget Amount *help
¥1,200,000 (Direct Cost : ¥1,200,000)
Fiscal Year 2009 : ¥600,000 (Direct Cost : ¥600,000)
Fiscal Year 2008 : ¥600,000 (Direct Cost : ¥600,000)
Keywordsコロナ放電 / 質量分析 / 水酸化物イオンHO^- / 大気化学 / 不平等電界 / 負イオン / イオン分子反応
Research Abstract

私は昨年度から引き続き,自作の大気圧コロナ放電デバイスと質量分析計を組み合わせ,一世紀もの間不明であった「負イオンの生成機構と発展挙動」の解明に取り組んできた.自然放電現象の1つ"セントエルモの火"として知られるコロナ放電は,現代の産業応用や微量化学分析の研究分野における基盤デバイスとなっている.しかし,コロナ放電の基礎過程および放電内での負イオンの生成機構は非常に複雑とされ,過去にそれらの詳細は明らかにされていなかった.
今年度は,コロナ放電内の負イオン生成を支配する因子の特定を目的とし,研究を行った.具体的には,非対称のニードル-平板電極配置を使用し,平板電極に到達する負イオンの空間分布の計測,平板表面に形成した放電痕跡を利用した電界の視覚化,放電痕跡の表面分析,電極間に発生する電界分布の理論計算を行った.昨年度の対称電極配置で得られた実験・理論結果をふまえ,1)負コロナ放電内の負イオンの生成と発展は,ニードル先端から放出される電子の運動エネルギーに支配される,2)放電内で起こるイオン発展は電気力線に沿って進行する,3)1),2)の結果は任意の電極配置で成り立つことを証明した.負コロナ放電の物理的性質(電子の運動エネルギー)と化学的性質(イオン分子反応)の関係に着眼し関連性を見出したのは,本研究が初めてであった.さらに,電子の運動エネルギーを0~120eVの間で自在に変化させることのできる実験系を構築し,水酸化物イオンHO^-,窒素酸化物系イオンNO_x^-,炭酸系イオンCO_x^-をはじめとした様々な大気成分由来の負イオンY^-の生成に対して,各々の最適放電条件を見出すことに成功した.これにより,これまでほとんど報告例のなかった様々な負の大気イオン水クラスターY^-(H_2O)_n(Y=O_2^-,HCN^-,HO_x^-,NO_x^-,CO_x^-)のマススペクトルを取得し,各種負イオンの第一水和殻およびマジック数に関する新たな知見を得ることができた.

Report

(2results)
  • 2009 Annual Research Report
  • 2008 Annual Research Report

Research Products

(13results)

All 2009 2008 Other

All Journal Article Presentation Remarks

  • [Journal Article] Fundamental processes of corona discharge-Surface analysis of traces stained with discharge on brass plate in negative corona-2009

    • Author(s)
      Kanako Sekimoto, Mitsuo Takayama
    • Journal Title

      Journal of the Institute of Electrostatics Japan 33

      Pages : 38-42

    • Related Report
      2008 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Dependence of negative ion formation on inhomogeneous electric field strength in atmospheric pressure negative corona discharge2008

    • Author(s)
      Kanako Sekimoto, Mitsuo Takayama
    • Journal Title

      The European Physical Journal D 50

      Pages : 297-305

    • Related Report
      2008 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Formation and decomposition of negative atmospheric ion water clusters O_2^-(H_2O)_n in atmospheric pressure corona discharge mass spectrometry2009

    • Author(s)
      関本奏子, 高山光男
    • Organizer
      The 57th ASMS Conference on Mass Spectrometry
    • Place of Presentation
      Philadelphia, Pennsylvania, USA
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] Fundamental processes of corona discharge2009

    • Author(s)
      関本奏子, 高山光男
    • Organizer
      18th International Mass Spectrometry Conference
    • Place of Presentation
      Bremen, Germany
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] 大気圧コロナ放電の基礎過程と水クラスター研究への応用2009

    • Author(s)
      関本奏子, 高山光男
    • Organizer
      第57回質量分析総合討論会
    • Place of Presentation
      大阪
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] Dependence of negative ion formation on inhomogeneous electric field strength in atmospheric pressure negative corona discharge2009

    • Author(s)
      Kanako Sekimoto, Mitsuo Takayama
    • Organizer
      The 17th Symposium on Application of Plasma Processes
    • Place of Presentation
      Liptovsky Jan, Slovakia
    • Related Report
      2008 Annual Research Report
  • [Presentation] コロナ放電の基礎研究から大気環境への応用2009

    • Author(s)
      関本奏子, 高山光男
    • Organizer
      2009年度日本女性科学者の会例会
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2009-12-13
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] Spatial distribution and identification of terminal negative ions in inhomogeneous electric field established by corona needle2008

    • Author(s)
      Kanako Sekimoto, Mitsuo Takayama
    • Organizer
      The 56th ASMS Conference on Mass Spectrometry
    • Place of Presentation
      Denver, Colorado
    • Related Report
      2008 Annual Research Report
  • [Presentation] コロナ放電の基礎過程-MS/MSによる負核イオンの同定とイオンの発展挙動-2008

    • Author(s)
      関本奏子, 高山光男
    • Organizer
      第56回質量分析総合討論会(優秀ポスター賞を受賞)
    • Place of Presentation
      つくば
    • Related Report
      2008 Annual Research Report
  • [Presentation] コロナ放電の基礎過程-金属板上に形成する放電痕跡の表面分析-2008

    • Author(s)
      関本奏子, 高山光男
    • Organizer
      第32回静電気学会全国大会(エクセレントプレゼンテーション賞を受賞)
    • Place of Presentation
      大分
    • Related Report
      2008 Annual Research Report
  • [Presentation] コロナ放電の基礎研究とその応用2008

    • Author(s)
      関本奏子, 高山光男
    • Organizer
      第7回日本女性科学者の会学術大会
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2008-11-16
    • Related Report
      2008 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL
      http://www.yokohama-cu.ac.jp/campuslife/life/gakutyou/21jyusyou.html#sekimoto
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL
      http://www.yokohama-cu.ac.jp/campuslife/080514.html
    • Related Report
      2008 Annual Research Report

URL :

Published : 2008-04-01   Modified : 2016-04-21  

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