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大気圧プラズマの発光分光計測に関する基礎研究

研究課題

研究課題/領域番号 18540485
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 プラズマ科学
研究機関東京工業大学

研究代表者

赤塚 洋  東京工業大学, 原子炉工学研究所, 准教授 (50231808)

研究分担者 松浦 治明  東京工業大学, 原子炉工学研究所, 助教 (70262326)
研究期間 (年度) 2006 – 2007
研究課題ステータス 完了 (2007年度)
配分額 *注記
3,890千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 390千円)
2007年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2006年度: 2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
キーワード大気圧プラズマ / 発光分光計測 / 衝突輻射モデル / 衝突緩和 / 励起温度 / 原子衝突 / 励起状態数密度 / 衝突周波数 / 衝突幅射モデル / アルゴンプラズマ / 電子温度測定 / マイクロ波放電 / 励起状態密度分布
研究概要

プラズマ中の中性粒子の励起状態数密度を求める計算手法である「衝突輻射モデル」を、アルゴンプラズマを対象として、大気圧非平衡プラズマに適用可能なように開発し直し、電子温度・電子密度、ガス温度の関数として励起状態数密度を求める計算コードを作成・開発した。ついで、開発したコードを用い、理論的な立場から、電子温度や電子密度を入力として与えた励起状態数密度から、逆に電子温度や電子密度、ガス温度が決定出来るかどうかについて、理論的な立場から検討を加え、実際の発光分光計測の対象となるエネルギー準位の特定を行った。その結果、エネルギー準位の密集するグループでは、基底状態分子との衝突緩和により励起温度がほぼガス温度に等しくなること、および、エネルギーギャップが大きく基底状態分子による衝突緩和が進みにくい準位間には、電子衝突の影響が強く表れることを見いだした。
そこで、アルゴン原子の4p,4p'のグループと5p,5p'のグループで決定される励起温度に着目すると、電子密度の高低に応じて、2つの特徴あるグループに分かれて、電子温度と一対一の対応が見いだされることが判明した。この2グループの差は、ガス衝突と電子衝突の衝突周波数の差であり、大気圧の場合およそ10^<14>cm^<-3>程度が両者の境界を与えることを見いだした。低電子密度であると予想される大気圧マイクロ波放電アルゴンプラズマジェットに対してこの方法を適用したところ、その電子温度はおよそ0.9eV程度であることが見いだされた。他研究者が行っている大気圧非平衡アルゴンプラズマのトムソン散乱計測等でも同様の値が報告されており、本研究で得られた分光測定法が、適切なものであると判断された。

報告書

(3件)
  • 2007 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2006 実績報告書
  • 研究成果

    (43件)

すべて 2007 2006

すべて 雑誌論文 (21件) (うち査読あり 9件) 学会発表 (22件)

  • [雑誌論文] Spectroscopic Study on the Vibrational Populations of N_2 C 3II and B 3II States in a Microwave Nitrogen Discharge2007

    • 著者名/発表者名
      T. Sakamoto, H. Matsuura, and H. Akatsuka
    • 雑誌名

      J. Appl. Phys. 101

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Experimental Study of Temperatures of Atmospheric-Pressure Nonequilibrium Ar/N_2 Plasma Jets and Poly(ethylene terephtalate)-Surface Processing2007

    • 著者名/発表者名
      T. Yuji, Y. Suzaki, T. Yamawaki, H. Sakaue and H. Akatsuka
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys. 46[2]

      ページ: 795-798

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 大気圧非平衡DCパルス放電プラズマの発光分光計測及びPENフィルムの表面改質2007

    • 著者名/発表者名
      湯地敏史、須崎嘉文、山脇孝、松島勇雄、赤塚洋
    • 雑誌名

      高温学会誌 33[3]

      ページ: 137-141

    • NAID

      10029254950

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Basic Characteristics of Ar/N_2 Atmospheric-Pressure Nonequilibrium Microwave Discharge Plasma Jets2007

    • 著者名/発表者名
      T. Yuji, K. Fujioka, S. Fujii and H. Akatsuka
    • 雑誌名

      IEEJ Trans. 2

      ページ: 473-475

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Actinometry Measurement of Oxygen Dissociation Degree in a Microwave Discharge Plasma and Effect of Electron Energy Distribution Function2007

    • 著者名/発表者名
      T. Sakamoto, H. Matsuura, and H. Akatsuka
    • 雑誌名

      J. Adv. Oxid. Technol. 10

      ページ: 247-252

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書 2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Titanium Oxidation by Microwave Discharge Oxygen Plasma and Relationship with Plasma Parameters2007

    • 著者名/発表者名
      S. Kakizaka, T. Sakamoto, H. Matsuura and H. Akatsuka
    • 雑誌名

      J. Adv. Oxid. Technol. 10

      ページ: 253-259

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書 2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spectroscopic Study on the Vibrational Populations of N2 C3II and B3II States in a Microwave Nitrogen Discharge2007

    • 著者名/発表者名
      T., Sakamoto, H., Matsuura, H., Akatsuka
    • 雑誌名

      J.Appl. Phys 101

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Experimental Study of Temperatures of Atmospheric-Pressure Nonequilibrium Ar/N2 Plasma Jets andPoly (ethylene terephtalate)-Surface Processing2007

    • 著者名/発表者名
      T., Yuji, Y., Suzaki, T., Yamawaki, H., Sakaue, H., Akatsuka
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys 46 [2]

      ページ: 795-798

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Optical Emission Spectroscopy of Atmospheric-Pressure Non-Equilibrium DC Pulse Discharge Plasma Jets and PEN Film Surface Modification2007

    • 著者名/発表者名
      T., Yuji, Y., Suzaki, T., Yamawaki, I., Matsushima, H., Akatsuka
    • 雑誌名

      J. High Temp. Soc 33 [3]

      ページ: 137-141

    • NAID

      10029254950

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Basic Characteristics of Ar/N2 Atmospheric-Pressure Nonequilibrium Microwave Discharge Plasma Jets2007

    • 著者名/発表者名
      T., Yuji, K., Fujioka, S., Fujii, H., Akatsuka
    • 雑誌名

      IEEJ Trans 2

      ページ: 473-475

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Actinometry Measurement of Oxygen Dissociation Degree in a Microwave Discharge Plasma and Effect of Electron Energy Distribution Function2007

    • 著者名/発表者名
      T., Sakamoto, H., Matsuura, H., Akatsuka
    • 雑誌名

      J. Adv. Oxid. Technol 10

      ページ: 247-252

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Titanium Oxidation by Microwave Discharge Oxygen Plasma and Relationship with Plasma Parameters2007

    • 著者名/発表者名
      S., Kakizaka, T., Sakamoto, H., Matsuura, H., Akatsuka
    • 雑誌名

      J. Adv. Oxid. Technol 10

      ページ: 253-259

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Spectroscopic Study on the Vibrational Populations of N_2 C^3II and B^3II States in a Microwave Nitrogen Discharge2007

    • 著者名/発表者名
      T. Sakamoto, H. Matsuura, and H. Akatsuka
    • 雑誌名

      J. Appl. Phys. 101

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Estimation of Electron Temperature of Non-Equilibrium Argon Plasma of Atmospheric Pressure by OES Measurement2007

    • 著者名/発表者名
      H.Akatsuka, T.Yuji, K.Fujioka, T.Urayama, R.Ramasamy, S.Fujii
    • 雑誌名

      第24回「プラズマプロセシング研究会」(SPP-24)プロシーディングス

      ページ: 387-388

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Spectroscopic Study on Vibrational Distribution of N_2 C 3II and B 3II States in Microwave Nitrogen Discharge2006

    • 著者名/発表者名
      T. Sakamoto, H. Matsuura, and H. Akatsuka
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys. 45[10A]

      ページ: 7905-7910

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 大気圧非平衡マイクロ波プラズマジェットの発光分光計測と表面改質プロセスの相関2006

    • 著者名/発表者名
      湯地敏史、藤岡万也、藤井修逸、福山紅陽、赤塚洋
    • 雑誌名

      プラズマ応用科学 14

      ページ: 139-142

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spectroscopic Study on Vibrational Distribution of N2 C3II and B 3II States in Microwave Nitrogen Discharge Jpn2006

    • 著者名/発表者名
      T., Sakamoto, H., Matsuura, H., Akatsuka
    • 雑誌名

      J. Appl. Phys 45 [10A]

      ページ: 7905-7910

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Optical Emission Spectroscopy and Correlation on Surface Treatment for Processing by Atmospheric Pressure Non-Equilibrium Microwave Discharge PlasmaJetAppl2006

    • 著者名/発表者名
      T., Yuji, K., Fujioka, S., Fujii, K., Fukuyama, H., Akatsuka
    • 雑誌名

      Plasma Sci 14

      ページ: 139-142

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Population Distribution of Atmospheric Pressure Argon Discharge Based on CR Model2006

    • 著者名/発表者名
      H.Akatsuka
    • 雑誌名

      Proc. XVIIIth ESCAMPIG, Europhys. Conf. Abst. ECA 30G

      ページ: 329-330

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] 大気圧マイクロ波Arプラズマの発光分光計測とCRモデルによる電子温度推定2006

    • 著者名/発表者名
      赤塚 洋, 湯地敏史, 藤岡万也, ラズラマサミー, 藤井修逸
    • 雑誌名

      第67回応用物理学会学術講演会講演予稿集

      ページ: 151-151

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] 大気圧アルゴンプラズマの励起状態数密度に関する理論検討(2)2006

    • 著者名/発表者名
      赤塚 洋
    • 雑誌名

      日本物理学会講演概要集(2006年秋季大会) 61[2]

      ページ: 133-133

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [学会発表] 実験室酸素窒素プラズマの電子エネルギー・振動励起の非平衡性2007

    • 著者名/発表者名
      赤塚洋
    • 学会等名
      日本天文学会2007年秋季大会
    • 発表場所
      岐阜大学
    • 年月日
      2007-09-28
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書 2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Non-Equilibrium of EEDF and VDF of O2-N2 Plasmas in Laboratory Experiments2007

    • 著者名/発表者名
      H., Akatsuka
    • 学会等名
      2007 Autumn Meeting of Astronomical Society of Japan
    • 発表場所
      Gifu Univ
    • 年月日
      2007-09-28
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] マイクロ波放電酸素窒素プラズマ中の酸素窒素の解離度2007

    • 著者名/発表者名
      市川陽亮、坂本武士、松浦治明、赤塚洋
    • 学会等名
      第62回日本物理学会年次大会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2007-09-21
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書 2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Dissociaion Degree of Oxygen and Nitrogen in a Microwave Discharge O2-N2 Plasma2007

    • 著者名/発表者名
      Y. Ichikawa, T. Sakamoto, H. Matsuura and H. Akatsuka
    • 学会等名
      62nd Annual Meeting of the Physical Society of Japan
    • 発表場所
      Hokkaido Univ
    • 年月日
      2007-09-21
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] 開放端磁場を流れる低温アルゴンアークジェットプラズマの加速現象2007

    • 著者名/発表者名
      市井宏輝, 吉田和行, 長原洋, 松浦治明, 赤塚洋
    • 学会等名
      第68回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      北海道工業大学
    • 年月日
      2007-09-05
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書 2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Acceleration of a Cold Argon Arc Jet Plasma Flowing along Open-Field-Line2007

    • 著者名/発表者名
      H. Ichii, Y. Yoshida, Y. Nagahara, H. Matsuura and H. Akatsuka
    • 学会等名
      The 68th Autumn Meeting of the Japan Society of Applied Physics
    • 発表場所
      Hokkaido Institute of Technology
    • 年月日
      2007-09-05
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Spectroscopic Study on Dissociation Degree of Nitrogen and Oxygen in N_2-O_2 Microwave Discharge Plasma2007

    • 著者名/発表者名
      Y. Ichikawa, T. Sakamoto, H. Matsuura, H. Akatsuka
    • 学会等名
      18th International Symposium on Plasma Chemistry
    • 発表場所
      京都大学吉田キャンパス
    • 年月日
      2007-08-30
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書 2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Spectroscopic Study on Dissociation Degree of Nitrogen and Oxygen in N2-O2 Microwave Discharge Plasma2007

    • 著者名/発表者名
      Y. Ichikawa, T. Sakamoto, H. Matsuura, and H. Akatsuka
    • 学会等名
      18th International Symposium on Plasma Chemistry
    • 発表場所
      Kyoto Univ., Yoshida Campus
    • 年月日
      2007-08-30
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] 大気圧非平衡マイクロ波放電プラズマジェットを用いたPENフィルム表面処理における基礎特性2007

    • 著者名/発表者名
      湯地敏史, 浦山 卓也, 藤井 修逸, 飯島 善時, 須崎 嘉文, 赤塚 洋
    • 学会等名
      平成19年電気学会 基礎・材料・共通部門大会
    • 発表場所
      大阪大学吹田キャンパス
    • 年月日
      2007-08-28
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書 2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] 大気圧非平衡DCパルス放電プラズマジェットにおけるラジカルシミュレーション2007

    • 著者名/発表者名
      加藤秀史, 川野泰和, 湯地敏史, 市川幸美, 鳥家秀昭, 赤塚 洋
    • 学会等名
      平成19年電気学会 基礎・材料・共通部門大会
    • 発表場所
      大阪大学吹田キャンパス
    • 年月日
      2007-08-28
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書 2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Basic Characteristics for Atmospheric Pressure Microwave Discharge Non-Equilibrium Plasma Jet2007

    • 著者名/発表者名
      T. Yuji, T. Urayama, S. Fujii, Y. Iijima, Y. Suzaki and H. Akatsuka
    • 学会等名
      2007 Annual Conference of Fundamentals and Materials Society IEE Japan
    • 発表場所
      Osaka Univ., Suita Campus
    • 年月日
      2007-08-28
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Radical Simulation of Atmospheric Pressure DC Pulse Discharge Non-Equilibrium Plasma Jet2007

    • 著者名/発表者名
      H. Kato, H. Kawano, T. Yuji, Y. Ichikawa, H. Toya and H. Akatsuka
    • 学会等名
      2007 Annual Conference of Fundamentals and Materials Society IEE Japan
    • 発表場所
      Osaka Univ., Suita Campus
    • 年月日
      2007-08-28
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Estimation of Electron Temperature of Non-Equilibrium Argon Plasma of Atmospheric Pressure by OES Measurement2007

    • 著者名/発表者名
      H. Akatsuka, T. Yuji, T. Urayama, R. Raju and S. Fujii
    • 学会等名
      3rd International Congress on Cold Atmospheric Pressure Plasmas: Sources and Applications(CAPPSA2007)
    • 発表場所
      Universiteit Gent, Ghent Belgium
    • 年月日
      2007-07-11
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Estimation of Electron Temperature of Non-Equilibrium Argon Plasma of Atmospheric Pressure by OES Measurement2007

    • 著者名/発表者名
      T. Yuji, T. Urayama, R. Raju and S. Fujii
    • 学会等名
      3rd International Congress on Cold Atmospheric Pressure Plasmas : Sources and Applications (CAPPSA2007)
    • 発表場所
      Universiteit Gent, Ghent Belgium
    • 年月日
      2007-07-11
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Estimation of Electron Temperature of Non-Equilibrium Argon Plasma of Atmospheric Pressure by OES Measurement2007

    • 著者名/発表者名
      H. Akatsuka, T. Yuji, K. Fujioka, T. Urayama, R. Ramasamy and S. Fujii
    • 学会等名
      第24回「プラズマプロセシング研究会」(SPP-24)
    • 発表場所
      千里ライフサイエンスセンター
    • 年月日
      2007-01-31
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Estimation of Electron Temperature of Non-Equilibrium Argon Plasma of Atmospheric Pressure by OES Measurement T. Yuji, T. Urayama, S. Fujii, Y. Iijima, Y. Suzaki and H. Akatsuka2007

    • 著者名/発表者名
      H. Akatsuka, T. Yuji, K. Fujioka, T. Urayama, R. Ramasamy and S. Fujii
    • 学会等名
      The 24th Symposium on Plasma Processing
    • 発表場所
      Senri Life Science Center, Osaka, Japan 2007 Annual Conference of
    • 年月日
      2007-01-31
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] 大気圧アルゴンプラズマの励起状態数密度に関する理論検討(2)2006

    • 著者名/発表者名
      赤塚 洋
    • 学会等名
      日本物理学会2006年秋季大会
    • 発表場所
      千葉大学・西千葉キャンパス
    • 年月日
      2006-09-23
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Numerical Study on Population Distribution of Argon Discharge of Atmospheic Pressure (2) 2006 Autumn Meeting of the Physical Society of Japan2006

    • 著者名/発表者名
      H., Akatsuka
    • 学会等名
      Chiba Univ
    • 発表場所
      Nishi Chiba Campus
    • 年月日
      2006-09-23
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] 大気圧マイクロ波Arプラズマの発光分光計測とCRモデルによる電子温度推定2006

    • 著者名/発表者名
      赤塚 洋、湯地敏史、藤岡万也、ラズ ラマサミー、藤井修逸
    • 学会等名
      第67回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      立命館大学・びわこくさつキャンパス
    • 年月日
      2006-08-30
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] T. Yuji, K. Fujioka, R. Ramasamy, and S. Fujii,OES Measurement of Microwave Ar Discharge of Atmospheric Pressure and Estimation of Electron Temperature by CR Model2006

    • 著者名/発表者名
      H., Akatsuka
    • 学会等名
      The 67th Autumn Meeting of the Japan Society of Applied Physics
    • 発表場所
      Ritsumaikan Univ. Biwako-Kusatsu Campus
    • 年月日
      2006-08-30
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Population Distribution of Atmospheric Pressure Argon Discharge Based on CR Model2006

    • 著者名/発表者名
      H. Akatsuka
    • 学会等名
      XVIIIth ESCAMPIG
    • 発表場所
      Grand Hotel Tiziano e dei Congressi, Lecce, Italy
    • 年月日
      2006-07-14
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Population Distribution of Atmospheric Pressure Argon Discharge Based on CR Model XVIIIth ESCAMPIG2006

    • 著者名/発表者名
      H. Akatsuka
    • 学会等名
      Grand Hotel Tiziano e dei Congress
    • 発表場所
      Lecce,Italy
    • 年月日
      2006-07-14
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要

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公開日: 2006-04-01   更新日: 2016-04-21  

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