| 研究概要 |
本研究の目的は,希ガス中の高気圧非平衡プラズマにおいて放電形態と準安定原子密度の相関を精査し,高気圧グロー放電形成における準安定原子の役割を解明することであり、実験と数値シミュレーションから研究している。
1.実験の実施概要と成果
昨年度に引き続き、微量エチレン添加のアルゴンガスを用いた誘電体バリア放電について、エチレン添加の濃度や圧力等をパラメータとして、グロー放電の生成・維持におけるペニング電離の影響を検証した。また、発光分光計測を行い、エチレンの添加に伴い、不純物である窒素のSecond Positive Bandの発光が弱まること、CH(A→X)に伴う発光、及び、400nm以上の波長域に連続的な発光スペクトルが現れることを確認した。
なお、当初の予定では、レーザ吸収法を用い、短ギャップバリア放電中の準安定原子の密度計測をする予定であったが、レーザが不調のためにこれをするには至らなかった。
2.シミュレーションの実施概要と成果
(a)文献調査とボルツマン解析から、アルゴン/エチレン混合ガス中でのペニング電離を含む実効電離係数を精査した。これを流体モデルによるシミュレーションに組み込み、ペニング電離によって放電開始電圧が大幅に下がることを確認した。
(b)アルゴン中の共面電極型マイクロプラズマ、及び、ヘリウム中の直流マイクロプラズマについて、流体モデルによるシミュレーションを行い、その生成過程と準安定原子の寄与について評価した。直流マイクロプラズマにおいては、陽光柱内での累積電離の効果は大きい。また、ガスの加熱とイオン抗力によって強い流れが生じる。
(c)大気圧下において、偶存電子を起点とした電子なだれからどのようにグロー状へと進展するのかについて検証した。ヘリウム中では電子の拡散係数が大きいために電子なだれ自体が十分に広がる。一方、窒素中では電子なだれは広がらないが、N_2(A)が拡散し、これが二次電子を出すことでグロー状へ進展する可能性が高い。
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