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パルス制御形低周波誘導熱プラズマを用いたラヂカル-ナノマテリアルの高速生成

研究課題

研究課題/領域番号 11555078
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分展開研究
研究分野 電力工学・電気機器工学
研究機関金沢大学

研究代表者

作田 忠裕  金沢大学, 工学部, 教授 (80135318)

研究分担者 宮本 昌弘  富士電機総合研究所, 電力技術開発研究所, 課長
滝川 浩史  豊橋技術科学大学, 工学部, 助教授 (90226952)
田中 康規  金沢大学, 自然科学研究科, 助手 (90303263)
松尾 廣伸  静岡大学, 工学部, 助手 (70293610)
研究期間 (年度) 1999 – 2001
研究課題ステータス 完了 (2001年度)
配分額 *注記
13,700千円 (直接経費: 13,700千円)
2001年度: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円)
2000年度: 3,800千円 (直接経費: 3,800千円)
1999年度: 8,500千円 (直接経費: 8,500千円)
キーワードナノマテリアル / 誘導熱プラズマ / パルス変調 / 冷却作用 / 分光測定 / クラスター / ナノマテリマル
研究概要

1)大口径大電力誘導熱ブラズマによるフラーレン生成とパラメータ依存性 大口径大電力誘導熱ブラズマを用いて,Cフラーレン生成を行い,各種パラメータ依存性を検討した。検討したパラメータは,(1)ガス種,(2)圧力,(3)入力電力,(4)注入材料パウダ種,(5)生成物採取場所である。この結果,以下のような場合についてフラーレンがより多く採取しうることがわかった。(1)Ar主体のガス構成よりHe主体の場合,(2)圧力は20,50および67kPaの中では圧力の低い20kPaの場合,(3)入力電力30,50および70kWでは,30kWの場合,(4)C+Si, C+Fe, C+Ni-CoおよびC粉末では,C+Siの場合,(5)トーチ下から最も離れた900mmで採取した場合である。これらの(1)および(2)を検討する目的で,チャンバ内温度および流速分布を数値解析した。その結果,Arの場合よりもHeの場合,トーチ軸上の温度勾配が大きくなり,Heの場合の方が急冷効果が大きいことが判明した。また,圧力を小さくしていくと軸上流速が大きくなり,ガスが履歴する温度変化が大きくこれも急冷につながることがわかった。これらのことから,フラーレン生成にはチャンバ内の急冷が大きく影響しているのではないかと推察できる。
2)パルス変調誘導熱プラズマ発生装置の開発と過渡熱プラズマの熱的変動 コイル電流を数msオーダで方形波パルス的に振幅変調させる「パルス変調誘導熱プラズマ発生装置」を開発し,各種ガス混合時における熱プラズマの過渡特性を測定した。電源として50kW-MOSFETインバータ電源を用いている。Arガスをベースとして,N2,O2,CO2,H2混合時の過渡特性を検討した。その結果CO2を混合させた場合,その電流変調率,Duly比に対する安定動作領域が小さくなるとともに,過渡特性も遅くなることがわかった。このパルス変調誘導熱プラズマは熱プラズマの急冷,急加熱を繰り返すことになり,上記フラーレン生成への冷却効果を高められる可能性がある。

報告書

(4件)
  • 2001 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2000 実績報告書
  • 1999 実績報告書
  • 研究成果

    (35件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (35件)

  • [文献書誌] C.Wang, T.Imahori, Y.Tanaka, T.Sakuta, H.Takikawa, H.Matsuo: "Synthesis of fullerenes from carbon powder by using high power induction thermal plasma"Thin Solid Film. 390. 31-36 (2001)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] C.Wang, T.Imahori, Y.Tanaka, T.Sakuta, H.Takikawa, H.Matsuo: "Synthesis of fullerenes with C-Si mixed particles by using induction thermal plasma"Proc. 15^<th> Int. Symp. on Plasma Chem. ISPC-15. VII. 2817-2822 (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.M.Hossain, Y.Tanaka, T.Sakuta: "Particle concentration of a partially ionized atmospheric pressure argon plasma in two-temperature reaction kinetic approach"Proc. 15^<th> Int. Symp. on Plasma Chem. ISPC-15. III. 1115-1120 (2001)

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  • [文献書誌] K.C.Paul, M.M.Hossain, Y.Hashimoto, Y.Tanaka, Y.Sakuta: "Responses of a long-coil pulse-modulated induction plasma"IEEE Trans. On Plasma Sci.. 29. 326-334 (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.M.Hossain, K.C.Paul, Y.Tanaka, T.Sakuta, T.Ishigaki: "Prediction of operating region of pulses modulated rf inductively coupled thermal plasma"J. Phys. D : Appl. Phys.. 33. 1843-1853 (2000)

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  • [文献書誌] 作田, 田中, 橋本, 香月: "高周波電磁界のAM変調機能を有する誘導熱プラズマ装置の開発"電気学会論文誌. 120-A. 972-978 (2000)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Sakuta, Y.Tanaka, K.C.Paul, M.M.Hossain, T.Ishigaki: "Non-equilibrium effects in pulse modulated induction thermal plasma for advanced processing"Trans. MRS-J. 25. 35-38 (2000)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Tanaka, T.Sakuta: "Measurement of dynamic response time in pulse modulated thermal plasma"Trans. MRS-J. 25. 293-296 (2000)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] C.Wang, T.Imahori, Y.Tanaka, T.Sakuta, H.Takikawa, H.Matsuo: "Silicon inclusion effect on fullerene formation under induction thermal plasma condition"Thin Solid Film. to be published. (2000)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.M.Hossain, Y.Tanaka, Y.Hashimoto, K-Cpaul.T.Sakuta: "A comparative study of transient characteristics of argon and argon-hydrogen pulse modulated induction thermal plasma"IEEE Trans. On Plasma Sci.. to be published. (2002)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] C.Wang, T.Imahori, Y.Tanaka, T.Sakuta, H.Takikawa, H.Matsuo: "Syntbesis of fullerenes from carbon powder by using high power induction thermal plasma"Thin Solid Film. Vol.390 (l-2). 31-36 (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.C.Paul, M.M.Hossain, Y.Hashimoto, Y.Tanaka, T.Sakuta: "Responses of a long-coil pulse-modulated induction plasma"IEEE Trans. On Plasma Sci.. Vol. 29. 326-334 (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.M.Hossain, K.C.Paul, Y.Tanaka, T.Sakuta, T.Ishigaki: "Prediction of operating region of pulse modulated rf inductively coupled thermal plasma"J Phys. D: Appl. Phys. Vol.33. 1843-1853 (2000)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Sakuta, Y.Tanaka, K.C.Paul, M.M.Hossain, T.Ishigaki: "Non-equilibrium effects in pulse modulated induction thermal plasma for advanced processing"Trans. MRS-I. Vol.25. 35-38 (2000)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Tanaka, T.Sakuta: "Measurement of dynamic response time in pulse modulated thermal plasma"Trans. MRS-J. Vol.25. 293-296 (2000)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Sakuta, Y.Tanaka: "lnfluence of various gas inclusions upon response time of pulse modulated induction thermal plasma"Pfoc. 15th Int. Symp. On Plasma Chem.PiSPC-15, Vol.I. 141-146 (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] C.Wang, T.Imahori, Y.Tanaka: "T.Sakuta.H.TakJkawaH.Matsuo, Synthesis of fullerene with C-Si mixed particles by using induction thermal plasma"Proc. 15th Int. Symp. On Plasma Chem., ISPC-15. Vol.VII. 2817-2822 (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.M.Hossain, Y.Tanaka, T.Sakuta: "Numerical investigation of O2/CO2 admixing effects upon the stability and dynamic responses of argon induction thermal plasma"Proc. 15th Int. Symp. On Plasma Chem., ISPC-15. Vol.III. 1115-1120 (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] C.Wang, T.Imahori, Y.Tanaka, T.Sakuta, H.Takikawa, H.Matsuo: "Synthesis of fullereue from carbon powder by using high power induction thermal plasma"Proc. 5th Asia-Pacific Conf on Plasma Sci. & Tech 13th Symp. On Plasma Sci. for Materials. (2000)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.M.Hossain, K.C.Paul, Y.Hashimoto, Y.Tanaka, T.Sakuta: "Transient responses of mixed-gas induction thermal plasma in pulse modulated mode"Proc. 13th Int. Conf. On Gas Discharges and Their Applications. Vol.2. 567-570 (2000)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Sakuta, Y.Tanaka, KC.Paul, T.Ishigaki: "Introduction of pulse modulation into induction thermal plasma for processing under non-equilibrium condition"Proc. Int. Japan-China Bilateral Symp. On Advanced Materials Engineering. 50-57 (1999)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] C.Wang, T.Imahori, Y.Tanaka, T.Sakuta, H.Takikawa, H.Matsuo: "Synthesis of fullerenes from carbon powder by using high power induction thermal plasma"Thiu Solid Film. 390. 31-36 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] C.Wang, T.Imahori, Y. Tanaka, T.Sakuta, H. Takikawa, H. Matsuo: "Synthesis of fullerenes with C-Si mixed particles by using induction thermal plasma"Proc.15^<th>Int. Symp. on Plasma Chem. ISPC-15. VII. 2817-2822 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] M. M. Hossaiu, Y.Tanaka, T. Sakuta: "Particle concentraition of a partially ionized atmospheric pressure argon plasma in two-temperature reaction kinetic approach"Proc.15^<th>Int. Symp. on Plasma Chem. ISPC-15. III. 1115-1120 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] M.M.Hossain,K.C.Paul,Y.Tanaka,T.Sakuta and T.Ishigaki: "Prediction of operating region of pulse modulated rf inductively coupled thermal plasma"J.Phys.D : Appl.Phys.. 33. 1843-1853 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 作田,田中,橋本,香月: "高周波電磁界のAM変調機能を有する誘導熱プラズマ方式の開発"電気学会論文誌A. 120-A. 972-978 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] C.Wang,^*T.Imahori,Y.Tanaka,T.Sakuta,T.Takikawa and H.Matsuo: "Synthesis of fullerens from carbon powder by using high power induction thermal plasma"5^<th> Asia-Pacific Conf on Plasma Sci.& Tech 13^<th> Symp.on Plasma Sci.for Materials. PS-51 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] T.Sakuta,Y.Tanaka,K.C.Paul,M.M.Hossain,T.Ishigaki,: "Non-equilibrium effects in pulse modulated induction thermal plasma for advanced processing"Trans.MRS-J. 125. 35-38 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Tanaka and T.Sakuta: "Measurement of dynamic response time in pulse modulated thermal plasma"Trans.MRS-J. 125. 293-296 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 作田,田中,香月,石垣: "パルス変調された高周波誘導熱プラズマの発生"日本金属学会誌. 63. 2-8 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Tanaka,K.C.Paul and T.Sakuta: "Thermodynamic and transport properties of N2/O2 mixtures at different admixture ratios"Trans. IEE of Japan. 120-B. 24-30 (2000)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] G.J.Cliteur, K.Suzuki, Y.Tanaka, T.Sakuta, T.Matsubara, Y.Yokomizu and T.Matsumura: "On the determination of the multi-temperature SF_6 plasma composition"Journal of Physics D: Applied Physics. 32. 1851-1856 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] T.Sakuta, Y.Tanaka, K.C.Paul and T.Ishigaki: "Introduction of pulse modulation into induction thermal plasma for processing under non-equilibrium condition"Proc. Int. Japan-China Bilateral Symp. on Advanced Materials Engineering. 50-57 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] T.Sakuta: "Non-equilibrium effects in pulse modulated induction thermal plasma for advanced material processing"Proc. 14th Int. Symp. on Plasma Chemistry. I. 14-16 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Tanaka and T.Sakuta: "Numerical approach for analysing transient behaviour of SF6 induction thermal plasma using reaction kinetics"Proc. 14th Int. Symp. on Plasma Chemistry. I. 245-250 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書

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公開日: 1999-04-01   更新日: 2016-04-21  

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