大気圧下プラズマCVD法によるアモルファス炭素異方性制御技術の開発

• 研究課題/領域番号: 26790065
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: プラズマエレクトロニクス
• 研究機関: 釧路工業高等専門学校
• 研究代表者: 齋藤 誠紀 釧路工業高等専門学校, 創造工学科, 准教授 (40725024)
• 研究協力者: 高村 秀一 ; 大野 哲靖 ; 山田 英明 ; 中村 浩章 ; 田村 祐一
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2017年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2016年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2015年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2014年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
• キーワード: アモルファス炭素 / 大気圧 / マイクロ波 / プラズマ / 堆積 / 炭素 / 大気圧プラズマ / 分子シミュレーション / プラズマCVD / タングステン / 繊維状ナノ構造

研究成果の概要

メタンガスの供給設備を整えるとともに、マイクロ波電源・導波管の組立・設置を行い、大気圧プラズマ・ジェット生成装置を完成させた。さらに、プラズマジェットの周囲にチャンバーを設置し、大気を排気し窒素ガスを充てんすることで、酸素を遮断した状態でプラズマジェットを照射する環境を整えた。大気中では酸素と結合した炭素堆積物が得られるのみであったが、酸素遮断下でのメタンプラズマ照射実験を行った結果、、煤ではない炭素堆積物が基板上に点在している様子を確認できた。また、同じ照射装置を用いて、タングステン基板にヘリウムプラズマを照射した結果、タングステン表面に繊維状のナノ構造が発生することを確認した。

研究成果

• [雑誌論文] Energy absorption on the surface of bubble formed tungsten materials under plasma irradiation (2017)
  • 著者名/発表者名: S. Saito, H. Nakamura
  • 雑誌名: Proc. 36th JSST Annual International Conference 巻: -
  • 査読あり
• [雑誌論文] Education for Nuclear Fusion Technology through Collaborative Research with NIFS and Nuclear Human Resource Development Program by NIT (2017)
  • 著者名/発表者名: S. Saito
  • 雑誌名: Proc. 2017 International Symposium on Advances in Technology Education 巻: -
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of polycrystralline structure on helium plasma irradiation to tungsten materials」、『Japanese Journal of Applied Physics (2017)
  • 著者名/発表者名: S. Saito, H. Nakamura, S. Yooyen, N. Ashikawa, K. Katayama
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 57
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Comparison of induced damage, range, reflection, and sputtering yield between amorphous, bcc crystalline, and bubble-containing tungsten materials under hydrogen isotope and noble gas plasma irradiations (2017)
  • 著者名/発表者名: Seiki Saito, Hiroaki Nakamura, and Masayuki Tokitani
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 56 号: 1S ページ: 01AF04-01AF04
  • DOI: 10.7567/jjap.56.01af04
  • NAID: 210000147395
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Determination of dynamical changes in sputtering and retention on bubble-growing tungsten under helium plasma irradiation by binary-collision-approximation-based simulation (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Saito, H. Nakamura, M. Tokitani, R. Sakaue, and K. Yoshida
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 55 号: 1S ページ: 01AH07-01AH07
  • DOI: 10.7567/jjap.55.01ah07
  • NAID: 210000146004
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Hybrid simulation research on formation mechanism of tungsten nanostructure induced by helium plasma irradiation (2015)
  • 著者名/発表者名: A. M. Ito, A. Takayama, Y. Oda, T. Tamura, R. Kobayashi, T. Hattori, S. Ogata, N. Ohno, S. Kajita, M. Yajima, Y. Noiri, Y. Yoshimoto, S. Saito, S. Takamura, T. Murashima, M. Miyamoto, and H. Nakamura
  • 雑誌名: Journal of Nuclear Material 巻: 印刷中 ページ: 109-115
  • DOI: 10.1016/j.jnucmat.2015.01.018
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Bubble formation in tungsten material under energetic helium ion injection (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Saito, M. Tokitani, and H. Nakamura
  • 雑誌名: Proceedings of 34th JSST Annual Conference 巻: - ページ: 26-29
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Molecular Simulation of Hydrogen Plasma Irradiation into Bubble Formed Tungsten Material (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Saito, H. Nakamura, and M. Tokitani
  • 雑誌名: Proceedings of ICAEE2015 巻: -
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sputtering yield of argon irradiation onto tungsten nano-structure (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Nakamura, S. Saito, A. M. Ito, and A. Takayama
  • 雑誌名: Proceedings of 34th JSST Annual Conference 巻: - ページ: 18-21
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dependence of Noble Gas Absorption upon Crystal Orientation of Tungsten (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Nakamura, S. Saito, and A. M. Ito
  • 雑誌名: Proceedings of NOLTA2015 巻: -
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nuclear Human research development in National Institutes of Technology (2015)
  • 著者名/発表者名: Seiji Kino, Eiji Takada, Hideki Tenzou, Fumito Sakamoto, Atsushi Minoda, Shigekazu Suzuki, Seiki Saito, Itaru Nakamura, Chisato Mouri, Yasuo Ohta
  • 雑誌名: Proceedings of 7th ICEED 巻: - ページ: 16-19
  • DOI: 10.1109/iceed.2015.7451484
  • 査読あり
• [雑誌論文] Material Temperature Dependence of Retention and Sputtering Yield of Single Crystalline Graphite under Hydrogen Plasma Irradiation (2015)
  • 著者名/発表者名: Seiki Saito, Masayuki Tokitani, Hiroaki Nakamura
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Resarch 巻: -
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Molecular dynamics and Monte-Carlo hybrid simulation for fuzzy tungsten nanostructure formation (2015)
  • 著者名/発表者名: Ito, Atsushi; Takayama, Arimichi; Oda, Yasuhiro; Tamura, Tomoyuki; Kobayashi, Ryo; Hattori, Tatsunori; Ogata, Shuji; Ohno, Noriyasu; Kajita, Shin; Yajima, Miyuki; Noiri, Yasuyuki; Yoshimoto, Yoshihide; Saito, Seiki; Takamura, Shuichi; Murashima, Takahiro; Miyamoto, M; Nakamura, Hiroaki
  • 雑誌名: Nuclear Fusion 巻: -
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular Dynamics Simulation of Helium Bubble Bursting on Tungsten Surfaces (2014)
  • 著者名/発表者名: A. M. Ito, Y. Yoshimoto, S. Saito, A. Takayama, H. Nakamura
  • 雑誌名: Physica Scripta 巻: T159 ページ: 14062-14062
  • DOI: 10.1088/0031-8949/2014/t159/014062
  • 査読あり
• [雑誌論文] Binary-collision-approximation simulation for noble gas irradiation onto plasma facing materials (2014)
  • 著者名/発表者名: Seiki Saito, Hiroaki Nakamura, Arimichi Takayama and Atsushi M. Ito
  • 雑誌名: Journal of Physics: Conference Series 巻: 490 ページ: 012169-012169
  • DOI: 10.1088/1742-6596/490/1/012169
  • 査読あり
• [雑誌論文] Progress of Binary-Collision-Approximation-Based Simulation for Surface Erosion by Plasma Irradiation (2014)
  • 著者名/発表者名: Seiki Saito, Masayuki Tokitani, Hiroaki Nakamura
  • 雑誌名: Springer CCIS 巻: 474 ページ: 176-186
  • DOI: 10.1007/978-3-662-45289-9_16
  • ISBN: 9783662452882, 9783662452899
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Binary-Collision-Approximation- Based Simulation of Plasma Irradiation to Tungsten Material (2014)
  • 著者名/発表者名: Shuto INABE, Kenta YOSHIDA, Ryota SAKAUE, Takahiro SASAMOTO, Hiroaki NAKAMURA, Seiki SAITO
  • 雑誌名: Proceedings of ISTS 2014 巻: -
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] Finite Temperature Effect on Helium Plasma Irradiation to Bubble-formed Tungsten Material (2018)
  • 著者名/発表者名: S. Saito, M. Tokitani, H. Nakamura
  • 学会等名: Symposium on Advanced Plasma Science and its Application for Nitrides and Nanomaterials 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Molecular simulation for the investigation of helium bubble effects on plasma irradiation to tungsten material (2017)
  • 著者名/発表者名: S. Saito, H. Nakamura, M. Tokitani, N. Ashikawa, K. Katayama
  • 学会等名: A3 Foresight Program Workshop
  • 国際学会
• [学会発表] Energy absorption on the surface of bubble formed tungsten materials under plasma irradiation (2017)
  • 著者名/発表者名: S. Saito, H. Nakamura
  • 学会等名: 36th JSST Annual International Conference on Simulation Technology
  • 国際学会
• [学会発表] Education for Nuclear Fusion Technology through Collaborative Research with NIFS and Nuclear Human Resource Development Program by NIT (2017)
  • 著者名/発表者名: S. Saito
  • 学会等名: International Symposium on Advances in Technology Education
  • 国際学会
• [学会発表] Development of a Model for Hydrogen Recycling on Carbon Divertor by Molecular Dynamics Simulation (2017)
  • 著者名/発表者名: S. Saito, H. Nakamura, K. Sawada, M. Hasuo, M. Kobayashi, G. Kawamura
  • 学会等名: 16th International Conference on Plasma-Facing Materials and Components for Fusion Applications
  • 国際学会
• [学会発表] Molecular Simulation of Plasma-Material Interaction for Nuclear Fusion Device (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Saito, H. Nakamura, and M. Tokitani
  • 学会等名: the 1st Japan-Thailand Workshop on Numerical and Experimental Approaches to Nonlinear Problems
  • 発表場所: Bangkok (Thai)
  • 年月日: 2016-12-06
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 大気圧プラズマを利用したタングステン繊維状ナノ構造生成可能性の検討 (2016)
  • 著者名/発表者名: 佐藤功明, 古仲美緒, 中村浩章, 時谷政行, 矢嶋美幸, 菊池崇志, 斎藤誠紀
  • 学会等名: 核融合エネルギー連合講演会
  • 発表場所: 九州大学（福岡県春日市）
  • 年月日: 2016-07-14
• [学会発表] Effect of Helium Bubbles in Tungsten in Plasma-Material Interaction (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Saito, H. Nakamura, and M. Tokitani
  • 学会等名: 18th International Congress on Plasma Physics
  • 発表場所: Kaohsiung (Taiwan)
  • 年月日: 2016-06-27
  • 国際学会
• [学会発表] Simulation Study of Hydrogen Retention on Bubble-formed Tungsten Material (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Saito, H. Nakamura, M. Tokitani
  • 学会等名: 22nd International Conference on Plasma Surface Interaction
  • 発表場所: Rome (Italy)
  • 年月日: 2016-05-30
  • 国際学会
• [学会発表] ヘリウムバブル構造の発生に伴うリテンション特性の変化 (2016)
  • 著者名/発表者名: 斎藤誠紀, 中村浩章, 時谷政行
  • 学会等名: 日本物理学会 第71回年次大会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] Retention on Bubble Formed Tungsten under Plasma Irradiation (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Saito, M. Tokitani, and H. Nakamura
  • 学会等名: 8th International Symposium on Advanced Plasma Science and its Applications for Nitrides and Nanomaterials
  • 発表場所: Nagoya, Japan
  • 年月日: 2016-03-06
  • 国際学会
• [学会発表] ヘリウムバブルが形成されたタングステン材のプラズマ－材料相互作用 (2016)
  • 著者名/発表者名: 斎藤誠紀, 中村浩章, 時谷政行
  • 学会等名: 日本原子力学会北海道支部第33回研究発表会 プラズマ・核融合学会北海道地区研究連絡会第19回研究会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2016-02-16
• [学会発表] Molecular Simulation of Hydrogen Plasma Irradiation into Bubble Formed Tungsten Material (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Saito, H. Nakamura, and M. Tokitani
  • 学会等名: 3rd International Conference on Advances in Electrical Engineering
  • 発表場所: Dhaka, Bangladesh
  • 年月日: 2015-12-17
  • 国際学会
• [学会発表] Penetration of Helium Ions into Tungsten Material with Nanoporous Structure (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Saito, K. Yoshida, and H. Nakamura
  • 学会等名: 2015 International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications
  • 発表場所: Hong Kong, China
  • 年月日: 2015-12-01
  • 国際学会
• [学会発表] ヘリウムバブル形成にともなうタングステン材のスパッタリング特性およびヘリウムリテンション特性の動的変化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 斎藤誠紀, 時谷政行, 中村浩章
  • 学会等名: 第32回プラズマ・核融合学会 年会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2015-11-24
• [学会発表] Erosion of bubble formed tungsten materials (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Saito, M. Tokitani, and H. Nakamura
  • 学会等名: 25th International Toki Conference
  • 発表場所: Toki, Japan
  • 年月日: 2015-11-03
  • 国際学会
• [学会発表] Bubble formation in tungsten material under energetic helium ion injection (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Saito, M. Tokitani, and H. Nakamura
  • 学会等名: 34th JSST Annual Conference
  • 発表場所: Toyama, Japan
  • 年月日: 2015-10-12
  • 国際学会
• [学会発表] ヘリウムバブル形成下におけるタングステン材のプラズマ‐材料相互作用 (2015)
  • 著者名/発表者名: 斎藤誠紀, 時谷政行, 中村浩章
  • 学会等名: プラズマ壁相互作用における非線形現象の理論モデル構築と画像・動画解析手法開発に関する研究会
  • 発表場所: 土岐
  • 年月日: 2015-09-28
• [学会発表] ヘリウムバブル形成下におけるタングステン材のプラズマ‐材料相互作用特性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 斎藤誠紀, 時谷政行, 中村浩章
  • 学会等名: プラズマシミュレータシンポジウム2015
  • 発表場所: 土岐
  • 年月日: 2015-09-03
• [学会発表] 二体衝突近似法を用いたタングステン材への希ガス照射シミュレーション (2015)
  • 著者名/発表者名: 斎藤誠紀, 時谷政行, 中村浩章
  • 学会等名: 核融合炉工学・炉材料モデリング研究作業会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2015-08-31
• [学会発表] 希ガスプラズマ－タングステン相互作用系の二体衝突近似計算 (2015)
  • 著者名/発表者名: 斎藤誠紀, 時谷政行, 中村浩章
  • 学会等名: 釧路高専第5回若手理・工学セミナー
  • 発表場所: 釧路
  • 年月日: 2015-08-12
• [学会発表] Sputtering Process of Tungsten Material under Noble Gas Irradiation by Binary- Collision-Approximation-Based Simulation (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Saito, M. Tokitani, and H. Nakamura
  • 学会等名: The 13th International Symposium on Sputtering & Plasma Processes
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 2015-07-08
  • 国際学会
• [学会発表] Erosion of tungsten material under hydrogen plasma irradiation by binary-collision-approximation-based simulation (2015)
  • 著者名/発表者名: SEIKI SAITO, HIROAKI NAKAMURA AND MASAYUKI TOKITANI
  • 学会等名: 7th International Symposium on Advanced Plasma Science and Its Applications for Nitrides and Nanomaterials
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 2015-03-30
• [学会発表] 拡散過程および構造緩和過程を考慮した二体衝突近似シミュレーション (2015)
  • 著者名/発表者名: 斎藤誠紀、時谷政行、中村浩章
  • 学会等名: プラズマ壁相互作用に関する新規シミュレーション手法開発に関する研究会
  • 発表場所: 土岐
  • 年月日: 2015-01-26
• [学会発表] 粒子拡散および構造緩和過程を考慮した二体衝突近計算コードの開発 (2015)
  • 著者名/発表者名: 齋藤誠紀，稻邊秀斗，時谷政行，中村浩章
  • 学会等名: 自然科学における階層と全体
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2015-01-19
• [学会発表] 4th International Symposium on Technology for Sustainability (2014)
  • 著者名/発表者名: Shuto INABE, Kenta YOSHIDA, Ryota SAKAUE, Takahiro SASAMOTO, Hiroaki NAKAMURA, Seiki SAITO
  • 学会等名: Binary-Collision-Approximation-Based Simulation of Plasma Irradiation to Tungsten Material
  • 発表場所: 台湾
  • 年月日: 2014-11-20
• [学会発表] Retention and Erosion Processes of Graphite under Hydrogen Plasma Irradiation (2014)
  • 著者名/発表者名: Seiki Saito, Masayuki Tokitani, Atsushi M. Ito, Arimichi Takayama, Hiroaki Nakamura
  • 学会等名: 23rd International Toki Conference
  • 発表場所: Toki (Japan)
  • 年月日: 2014-11-04
• [学会発表] 照射損傷の動的過程解明のためのAC∀Tコードの改良 (2014)
  • 著者名/発表者名: 斎藤誠紀、時谷政行、中村浩章
  • 学会等名: プラズマシミュレータシンポジウム
  • 発表場所: 土岐
  • 年月日: 2014-09-11
• [学会発表] SUS316L へのヘリウムプラズマ照射の二体衝突近似シミュレーション (2014)
  • 著者名/発表者名: 斎藤誠紀, 時谷政行, 中村浩章
  • 学会等名: 日本物理学会2014年秋季大会
  • 発表場所: 中部大学
  • 年月日: 2014-09-08
• [学会発表] Study on Hydrogen Plasma - Carbon Material Interaction by Molecular Simulation in Submicron Scale (2014)
  • 著者名/発表者名: SEIKI SAITO, ATSUSHI M. ITO, TAKAYAMA ARIMICHI AND HIROAKI NAKAMURA
  • 学会等名: XXVI IUPAP Conference on Computational Physics
  • 発表場所: Boston (USA)
  • 年月日: 2014-08-11
• [学会発表] プラズマ照射に伴う金属材損耗およびプラズマ粒子蓄積の動的過程解明に向けた二体衝突近似コードの改良 (2014)
  • 著者名/発表者名: 斎藤誠紀、時谷政行、中村浩章
  • 学会等名: 第10回 核融合エネルギー連合講演会
  • 発表場所: つく ば
  • 年月日: 2014-06-19