| 研究課題/領域番号 |
19H01886
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分14030:プラズマ応用科学関連
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
占部 継一郎 京都大学, 工学研究科, 助教 (80725250)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2022年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2021年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2020年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
2019年度: 8,970千円 (直接経費: 6,900千円、間接経費: 2,070千円)
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| キーワード | プラズマ / イオン / レーザー分光 / 時空間速度分布 / イオンシース / レーザー誘起蛍光法 / プラズマプロセス / 電気推進器 / イオン流れ計測 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
プラズマの核心的産業応用であるプラズマ材料（半導体）プロセスと宇宙電気推進器では，「プラズマから引き出されるイオンの流れ（方向・速度）」がその性能を決定的に左右する．本研究では，このイオン流れの非擾乱計測手法であるレーザー誘起蛍光（LIF)法を発展させ，プロセス異常予測やプラズマばらつき評価などの現在の重要課題に対応できる新規イオン流れ計測手法を開発する．また，計測データ解析の高度化・自動化にも共同研究を通して取り組み，これらの研究を通じた「イオン流れのハイスループット計測技術」の確立を目指す．
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| 研究成果の概要 |
本課題はレーザー誘起蛍光法によるイオン流れ計測を連続出力可能な技術に進化させ，最先端プラズマ産業技術の発展に寄与することを目的とした研究テーマである．研究期間の前半では，連続光源である半導体レーザーを光源とした分光計を構築し，低圧プラズマ源において発生する磁場に沿ったイオンの運動や，不純物分子に起因したイオン密度変動を捉えることに成功した．また，プラズマ中に設置した金属電極近傍に形成されるプリシース・イオンシース領域におけるイオン加速の計測に研究期間後半にて取り組み．kHzオーダーの交流バイアスに対するイオン流れの時間分解計測を実現した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究は，従来のレーザー誘起蛍光法にはない【ハイスループット計測】という考え方を新たに導入したものであり，（１）プラズマ（イオン）挙動の連続的な計測や，（２）高速なシース（イオン）変動現象を捉えることに成功した．これらの研究成果は，イオン挙動やその制御性が性能に決定的な影響を与える宇宙電気推進器や材料プロセス用プラズマ（イオン）源の研究開発やオペレーションに活用されるものと期待される．また，その場で計測結果を出力する本研究の提案手法はビッグデータ・AI処理に最適化可能であり，分光計測が活用される様々な工学分野（例えば，燃焼プロセス診断，天文観測）への波及が期待される．
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