High density micro plasma dissipative solitons generated by microwave and the applications

• Project/Area Number: 26390094
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Plasma electronics
• Research Institution: Iwate University
• Principal Investigator: MUKAIGAWA Seiji 岩手大学, 理工学部, 教授 (60333754)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000); Fiscal Year 2016: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2015: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000); Fiscal Year 2014: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
• Keywords: マイクロプラズマ / 自己組織化 / 散逸ソリトン / プラズマフォトニック結晶 / マイクロ波

Outline of Final Research Achievements

In this study, we have generated dissipative solitons which are highly localized self-organized structure having spacial symmetry, improved the duration of the self-organized discharge and the density of filaments. We have obtained following results.1. When the operating frequency increases the duration and density of the self-organized discharge increases.2. In the case of the hexagon structure of filament configuration, the forbidden band of electromagnetic wave is formed in more than 6.0*10^13 cm-3 in electron density, or less than 200 Pa in pressure.

Research Products

• [Journal Article] Effect of barrier capacitance on self-organized structure in dielectric-barrier discharge microplasma (2016)
  • Author(s): Seiji Mukaigawa, Kazunobu Fujiwara, Tomohiko Sato, Ryo Odagiri, Tomohiro Kudoh, Atsuya Yokota, Kyohei Oguni, Koichi Takaki
  • Journal Title: Japanese Journal of Applied Physics
  • NAID: 210000146863
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Fabrication of diamond-like carbon films using pseudo-spark discharge plasma-enhanced chemical vapor deposition method (2014)
  • Author(s): Takaharu Kamada, Yoshitake Sohma, Masayuki Watanabe, Seiji Mukaigawa
  • Journal Title: Japanese Journal of Applied Physics Volume: 53 Issue: 6 Pages: 068006-068006
  • DOI: 10.7567/jjap.53.068006
  • NAID: 210000144056
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 自己組織化誘電体バリア放電の構造解析とフォトニックバンド構造 (2017)
  • Author(s): 沖 秀典，向川 政治, 高木 浩一
  • Organizer: 第31回光源物性とその応用研究会（応用物理学会、照明学会）
  • Place of Presentation: 北とぴあ （東京都北区）
  • Year and Date: 2017-01-16
• [Presentation] Surface Charge Measurement on Dielectric Barrier Discharge Using Bismuth Silicon Oxide and Dielectric Constant of Bismuth Silicon Oxide (2017)
  • Author(s): Riki Yoha, Keita Kikuchi, Seiji Mukaigawa, Koichi Takaki
  • Organizer: 第34回プラズマプロセシング研究会／第29回プラズマ材料科学シンポジウム
  • Place of Presentation: 北海道大学 学術交流会館（北海道札幌市）
  • Year and Date: 2017-01-16
• [Presentation] Self-organization in Sub-atmospheric Pressure Dielectric Barrier Discharge and Control of Lattice Spacing (2017)
  • Author(s): Seiji Mukaigawa, Takaharu Kamada, Takuya Kameyama, Atsuya Yokota, Kyohei Oguni, Koichi Takaki
  • Organizer: 第34回プラズマプロセシング研究会／第29回プラズマ材料科学シンポジウム
  • Place of Presentation: 北海道大学 学術交流会館（北海道札幌市）
  • Year and Date: 2017-01-16
• [Presentation] Generation of High-density Plasma by High Voltage Burst Pulse (2017)
  • Author(s): Shinnosuke Konno, Katsuyuki Takahashi, Seiji Mukaigawa, Koichi Takaki
  • Organizer: 第34回プラズマプロセシング研究会／第29回プラズマ材料科学シンポジウム
  • Place of Presentation: 北海道大学 学術交流会館（北海道札幌市）
  • Year and Date: 2017-01-16
• [Presentation] Influence of pulse width on DLC films deposited by HiPIMS (2017)
  • Author(s): Hironori Dendo, Katsuyuki Takahashi, Seiｊi Mukaigawa, Koichi Takaki
  • Organizer: 第34回プラズマプロセシング研究会／第29回プラズマ材料科学シンポジウム
  • Place of Presentation: 北海道大学 学術交流会館（北海道札幌市）
  • Year and Date: 2017-01-16
• [Presentation] 疑似一次元プラズマフォトニック結晶の生成とバンド構造 (2016)
  • Author(s): 宮下琢也，沖秀典，向川政治，高木浩一
  • Organizer: 応用物理学会東北支部 第７１回学術講演会
  • Place of Presentation: 東北大学 青葉記念会館（宮城県仙台市）
  • Year and Date: 2016-12-01
• [Presentation] 高周波大気圧アルゴンμDBDの安定生成 (2016)
  • Author(s): 東 啓介，山田 健太，向川 政治，高木 浩一
  • Organizer: 応用物理学会東北支部 第７１回学術講演会
  • Place of Presentation: 東北大学 青葉記念会館（宮城県仙台市）
  • Year and Date: 2016-12-01
• [Presentation] 誘電体バリア放電における自己組織構造の履歴現象 (2016)
  • Author(s): 横田敦也，小國恭平，向川政治，高木浩一
  • Organizer: 応用物理学会東北支部 第７１回学術講演会
  • Place of Presentation: 東北大学 青葉記念会館（宮城県仙台市）
  • Year and Date: 2016-12-01
• [Presentation] 自己組織化誘電体バリア放電における流速による格子定数制御 (2016)
  • Author(s): 小國恭平,横田敦也,向川政治,高木浩一
  • Organizer: 電気学会プラズマ・パルスパワー・放電合同研究会
  • Place of Presentation: 岩手大学 復興祈念銀河ホール（岩手県盛岡市）
  • Year and Date: 2016-05-26
• [Presentation] 温度制御下における高周波大気圧マイクロギャップ放電の生成 (2016)
  • Author(s): 渥美風紀,荒谷 琢,向川政治,高木浩一
  • Organizer: 電気学会プラズマ・パルスパワー・放電合同研究会
  • Place of Presentation: 岩手大学 復興祈念銀河ホール（岩手県盛岡市）
  • Year and Date: 2016-05-26
• [Presentation] 擬火花放電プラズマCVD法によるDLC膜の特性評価 (2016)
  • Author(s): 鎌田貴晴,渡部政行,向川政治
  • Organizer: 電気学会プラズマ・パルスパワー・放電合同研究会
  • Place of Presentation: 岩手大学 復興祈念銀河ホール（岩手県盛岡市）
  • Year and Date: 2016-05-26
• [Presentation] 短パルスHiPIMSによる金属イオン生成 (2016)
  • Author(s): 高木浩一,田頭博倫,小西 匠,高橋克幸,向川政治,行村 建
  • Organizer: 電気学会プラズマ・パルスパワー・放電合同研究会
  • Place of Presentation: 岩手大学 復興祈念銀河ホール（岩手県盛岡市）
  • Year and Date: 2016-05-26
• [Presentation] Self-Organized Micro-Gap Dielectric Barrier Discharges Using Sapphire Dielectrics (2015)
  • Author(s): Md.Anwarul Islam, Kosuke Jumonji, Shizuka Tada, Seiji Mukaigawa, Koichi Takaki
  • Organizer: Joint Symposium of the 9th Asia-Pacific International Symposium on the Basics and Applications of Plasma Technology (APSPT-9) and the 28th Symposium on Plasma Science for Materials (SPSM-28)
  • Place of Presentation: Nagasaki University（長崎県）
  • Year and Date: 2015-12-13
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Discharge Mode Transition due to Gas Flow Rate in Microgap Atmospheric Barrier Discharge using Bismuth Silicon Oxide Dielectrics (2015)
  • Author(s): Naoki Fujita, Riki Yoha, Seiji Mukaigawa, Koichi Takaki
  • Organizer: Joint Symposium of the 9th Asia-Pacific International Symposium on the Basics and Applications of Plasma Technology (APSPT-9) and the 28th Symposium on Plasma Science for Materials (SPSM-28)
  • Place of Presentation: Nagasaki University（長崎県）
  • Year and Date: 2015-12-12
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Large-area Dielectric Barrier Discharge at Atmospheric Pressure (2015)
  • Author(s): Takashi Shibata, Takumi Araya, Keisuke Azuma, Hiroki Kikuchi, Seiji Mukaigawa, Koichi Takaki
  • Organizer: Joint Symposium of the 9th Asia-Pacific International Symposium on the Basics and Applications of Plasma Technology (APSPT-9) and the 28th Symposium on Plasma Science for Materials (SPSM-28)
  • Place of Presentation: Nagasaki University（長崎県）
  • Year and Date: 2015-12-12
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 誘電体バリア放電におけるBSO結晶を用いた表面電荷測定とBSO結晶の比誘電率 (2015)
  • Author(s): 與羽利貴，藤田直樹，向川政治，高木浩一
  • Organizer: 応用物理学会東北支部第70回学術講演会
  • Place of Presentation: 南田温泉 ホテルアップルランド（青森県）
  • Year and Date: 2015-12-03
• [Presentation] DBD 型マイクロプラズマにおける誘電体厚の効果の数値シミュレーション (2015)
  • Author(s): 工藤智広，横田敦也，向川政治，高木浩一
  • Organizer: 応用物理学会東北支部第70回学術講演会
  • Place of Presentation: 南田温泉 ホテルアップルランド（青森県）
  • Year and Date: 2015-12-03
• [Presentation] He/Ar, He/N2 混合ガスを用いたマイクロギャップ誘電体バリア 放電プラズマの自己組織構 (2015)
  • Author(s): 重文字洸介，モハマド アヌワル イスラム，向川政治，高木浩一
  • Organizer: 応用物理学会東北支部第70回学術講演会
  • Place of Presentation: 南田温泉 ホテルアップルランド（青森県）
  • Year and Date: 2015-12-03
• [Presentation] Generation of self-organized micro-gap discharge using sapphire dielectrics (2015)
  • Author(s): Md.Anwarul Islam, Shizuka Tada, Kosuke Jumonji, Seiji Mukaigawa, Koichi Takaki
  • Organizer: 68th Gaseous Electronics Conference, 9th International Conference on Reactive Plasmas, 33rd Symposium on Plasma Processing (GEC-68/ICRP-9/SPP-33)
  • Place of Presentation: Hawaii Convention Center, Honolulu（米国）
  • Year and Date: 2015-10-16
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Self-organization in dielectric barrier discharge and control of hexagonal structures (2015)
  • Author(s): Seiji Mukaigawa,Takuya Kameyama, Tomohiro Kudoh, Atsuya Yokota, Kosuke Jumonji, Koichi Takaki
  • Organizer: 68th Gaseous Electronics Conference, 9th International Conference on Reactive Plasmas, 33rd Symposium on Plasma Processing (GEC-68/ICRP-9/SPP-33)
  • Place of Presentation: Hawaii Convention Center, Honolulu（米国）
  • Year and Date: 2015-10-16
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Timing Control of Self-organized Dielectric Barrier Discharge and Influence of Discharge Driving Frequency (2015)
  • Author(s): Junichi Sugawara, Yuki Kubota, Hidenori Oki, Seiji Mukaigawa, Koichi Takaki
  • Organizer: 68th Gaseous Electronics Conference, 9th International Conference on Reactive Plasmas, 33rd Symposium on Plasma Processing (GEC-68/ICRP-9/SPP-33)
  • Place of Presentation: Hawaii Convention Center, Honolulu（米国）
  • Year and Date: 2015-10-14
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Generation of atmospheric micro gap radio-frequency discharge plasma under controlled temperature conditions (2015)
  • Author(s): Takumi Araya, Takashi Shibata, Hiroki Kikuchi, Seiji Mukaigawa, Koichi Takaki
  • Organizer: 68th Gaseous Electronics Conference, 9th International Conference on Reactive Plasmas, 33rd Symposium on Plasma Processing (GEC-68/ICRP-9/SPP-33)
  • Place of Presentation: Hawaii Convention Center, Honolulu（米国）
  • Year and Date: 2015-10-14
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 高分子材料表面処理用高周波大気圧DBDリアクタの大型化 (2015)
  • Author(s): 柴田崇史，荒谷 琢，東 啓介，向川政治，高木浩一
  • Organizer: 平成27年度電気関係学会東北支部連合大会
  • Place of Presentation: 岩手県立大学（岩手県）
  • Year and Date: 2015-08-28
• [Presentation] 並列型マイクロギャップDBDの自己組織化と放電様相の構造解析 (2015)
  • Author(s): 沖 秀典，菅原純一，向川政治，高木浩一
  • Organizer: 平成27年度電気関係学会東北支部連合大会
  • Place of Presentation: 岩手県立大学（岩手県）
  • Year and Date: 2015-08-28
• [Presentation] 高周波大気圧アルゴンμDBDの生成と高分子材料表面処理 (2015)
  • Author(s): 東 啓介，柴田崇史，荒谷 琢，向川政治，高木浩一
  • Organizer: 平成27年度電気関係学会東北支部連合大会
  • Place of Presentation: 岩手県立大学（岩手県）
  • Year and Date: 2015-08-28
• [Presentation] 大気圧プラズマジェットからLiNbO3結晶基板への熱流束測定 (2015)
  • Author(s): 野崎隼斗，赤沢 拓，向川政治，高木浩一
  • Organizer: 平成27年度電気関係学会東北支部連合大会
  • Place of Presentation: 岩手県立大学（岩手県）
  • Year and Date: 2015-08-28
• [Presentation] 熱電対型熱流束計を用いた大気圧プラズマから基板への熱流束測定 (2015)
  • Author(s): 赤沢 拓，野崎隼斗，向川政治，高木浩一
  • Organizer: 平成27年度電気関係学会東北支部連合大会
  • Place of Presentation: 岩手県立大学（岩手県）
  • Year and Date: 2015-08-28
• [Presentation] 自己組織化誘電体バリア放電における履歴現象の数値計算 (2015)
  • Author(s): 横田敦也, 工藤智広, 亀山拓也, 向川政治, 高木浩一
  • Organizer: 電気学会プラズマ研究会
  • Place of Presentation: 広島大学（広島県）
  • Year and Date: 2015-08-12
• [Presentation] Generation of self-organized micro-gap discharge using sapphire dielectrics (2015)
  • Author(s): イスラム モハマド アヌワル,重文字洸介,多田静香,向川政治,高木浩一
  • Organizer: 平成27年電気学会全国大会
  • Place of Presentation: 東京都市大学（東京都）
  • Year and Date: 2015-03-24 – 2015-03-26
• [Presentation] マイクロギャップ誘電体バリア放電における自己組織現象とバリア容量と圧力の変化に伴う放電様相の変化 (2014)
  • Author(s): 亀山拓也,藤原一延,向川政治,高木浩一
  • Organizer: 第29回光源物性とその応用研究会（応用物理学会、照明学会）
  • Place of Presentation: 北とぴあ（東京都）
  • Year and Date: 2014-12-15
• [Presentation] 温度制御下におけるRF バリア放電プラズマの生成 (2014)
  • Author(s): 荒谷 琢,高橋祥大,柴田崇史,向川政治,高木浩一
  • Organizer: 第69回応用物理学会東北支部学術講演会
  • Place of Presentation: 東北大学（宮城県）
  • Year and Date: 2014-12-04 – 2014-12-05
• [Presentation] 高分子材料表面処理のためのDBD 型高周波大気圧グロー放電の大口径化 (2014)
  • Author(s): 柴田崇史,高橋祥大,荒谷琢,向川政治,高木浩一
  • Organizer: 第69回応用物理学会東北支部学術講演会
  • Place of Presentation: 東北大学（宮城県）
  • Year and Date: 2014-12-04 – 2014-12-05
• [Presentation] DBDマイクロプラズマの自己組織構造におけるガス圧力と電子移流の効果 (2014)
  • Author(s): 工藤智広,藤原一延,向川政治,高木浩一
  • Organizer: プラズマカンファレンス２０１４（日本物理学会、応用物理学会、プラズマ・核融合学会）
  • Place of Presentation: 朱鷺メッセ（新潟県）
  • Year and Date: 2014-11-18 – 2014-11-21
• [Presentation] He/O2大気圧RFプラズマによる高分子材料表面の親水化処理 (2014)
  • Author(s): 高橋祥大,荒谷琢,柴田崇史,向川政治,高木浩一
  • Organizer: プラズマカンファレンス２０１４（日本物理学会、応用物理学会、プラズマ・核融合学会）
  • Place of Presentation: 朱鷺メッセ（新潟県）
  • Year and Date: 2014-11-18 – 2014-11-21
• [Presentation] 自己組織化誘電体バリア放電の放電タイミング制御と放電駆動周波数の影響 (2014)
  • Author(s): 菅原純一,久保田悠揮,向川政治,高木浩一
  • Organizer: プラズマカンファレンス２０１４（日本物理学会、応用物理学会、プラズマ・核融合学会）
  • Place of Presentation: 朱鷺メッセ（新潟県）
  • Year and Date: 2014-11-18 – 2014-11-21
• [Presentation] 誘電体バリア放電における自己組織化と六角構造の制御 (2014)
  • Author(s): 向川政治,工藤智広,藤原一延,亀山拓也,高木浩一
  • Organizer: 電気学会プラズマパルスパワー合同研究会
  • Place of Presentation: コンパルホール（大分県）
  • Year and Date: 2014-10-24 – 2014-10-26
• [Presentation] マイクロギャップバリア放電の自己組織構造におけるサファイア誘電体層の効果 (2014)
  • Author(s): 多田静香,向川政治,重文字洸介,高木浩一
  • Organizer: 電気学会パルスパワー研究会
  • Place of Presentation: 岩手大学（岩手県）
  • Year and Date: 2014-05-15 – 2014-05-16
• [Presentation] 自己組織化誘電体バリア放電の並列化と放電タイミングの制御 (2014)
  • Author(s): 菅原純一,久保田悠揮,向川政治,高木浩一
  • Organizer: 電気学会パルスパワー研究会
  • Place of Presentation: 岩手大学（岩手県）
  • Year and Date: 2014-05-15 – 2014-05-16
• [Presentation] LiNbO3を用いた模擬雷電流周辺の電界計測と電流プロファイルの推定 (2014)
  • Author(s): 大上智紀,アヌワルイスラム,角田祥,向川政治,高木浩一
  • Organizer: 電気学会パルスパワー研究会
  • Place of Presentation: 岩手大学（岩手県）
  • Year and Date: 2014-05-15 – 2014-05-16
• [Presentation] He/O2混合ガスを用いた大気圧RFプラズマによる高分子材料表面の親水性向上 (2014)
  • Author(s): 高橋祥大,金谷淳史,山下寛人,荒谷琢,向川政治,高木浩一
  • Organizer: 電気学会プラズマ研究会
  • Place of Presentation: 足利工業大学（栃木県）
  • Year and Date: 2014-05-09 – 2014-05-10
• [Presentation] 大気圧マイクロギャップバリア放電におけるBSO誘電体と気流の効果 (2014)
  • Author(s): 藤田直樹,高橋諒太,工藤智広,向川政治,高木浩一
  • Organizer: 電気学会プラズマ研究会
  • Place of Presentation: 足利工業大学（栃木県）
  • Year and Date: 2014-05-09
• [Presentation] マイクロギャップ誘電体バリア放電の自己組織構造における誘電体容量と圧力の影響 (2014)
  • Author(s): 亀山拓也,藤原一延,向川政治,高木浩一
  • Organizer: 電気学会プラズマ研究会
  • Place of Presentation: 足利工業大学（栃木県）
  • Year and Date: 2014-05-09