| 研究課題/領域番号 |
19K03808
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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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 | 九州大学 |
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研究代表者 |
田中 学 九州大学, 工学研究院, 准教授 (10707152)
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| 研究分担者 |
渡辺 隆行 九州大学, 工学研究院, 教授 (40191770)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2020年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2019年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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| キーワード | 熱プラズマ / 交流アーク / プラズマ診断 / 表面処理 / 高速処理 / ダイオード整流 / プラズマジェット / 酸素欠損型金属酸化物 / 変動現象 / 高速度カメラ / 長尺プラズマ / 大面積処理 / 構想処理 / アーク放電 / 長尺熱プラズマ / 高速度カメラ計測 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
革新的な長尺熱プラズマ場を構築し，基板表面の大面積処理技術を確立することを目的とする．熱プラズマは，1万度を超える高温などの特長を有するため，様々な材料プロセッシングへの応用が期待されている．しかし，従来の熱プラズマ発生手法は，数mmから数cm程度の小さな領域にしか発生できない点が問題であった．
そこで本研究では，数百A級の電流をミリ秒オーダーで整流することで，新規な交流アーク発生手法を確立し，メートル級の長尺熱プラズマ流を得る．それにより，高速の大面積処理(酸化，窒化，ナノ結晶堆積)技術を確立する．
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| 研究成果の概要 |
本研究の目的は，高速表面処理プロセスの構築に資する革新的長尺熱プラズマ流を構築することである．独自開発のダイオード整流型多電極交流アークを発生させることで，長尺熱プラズマ場を構築することに成功した．これにより，これまで点熱源（0次元）として考えられてきた熱プラズマ流を，1次元熱源として発生させることが可能となった．本研究で開発した新規な熱プラズマ源を用いた表面処理の実験的検討により，表面の高速熱処理，高速還元処理が可能であると示された．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本申請研究は，ダイオード整流型の交流アーク発生システムを独自開発し，それに基づく高速表面処理プロセスの実験的検討を行ったものである．熱プラズマ流が有する1万度の熱流体をプレーナー状に制御することで，高速の表面処理（加熱，還元・酸化・窒化等の表面反応）プロセスを提供とするという，学術的にも産業的にも新規性，応用性，発展性が大きいと判断できる．
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