研究課題
微小重力環境における微粒子挙動の制御を行うために、重力成分の無い水平方向の挙動について詳細に調べた。実験では浮上電極の両側に1対の小型電極を設置し、正のパルス電圧を交互に印加した。負に帯電した微粒子は片方の小型電極が正のとき、この電極に向かう力を受ける。微粒子が動き始めると同時にこの小型電極の電圧をOFFし、もう片方の電極に正の電圧を印加すると、今度はそちらの電極に向かう力を受ける。この電圧印加を繰り返し行うと、微粒子は時間平均した力を受け、最終的には2つの電極を結ぶ直線の中央に収束する。実験によって以下のことが明らかになった。1、繰り返し周波数が低い場合(20Hz以下)、微粒子はジグザグ運動を行いながら小型電極間の中間点に集まる。最終的には微粒子集団は小型電極間で一定の振幅でを往復運動する。振幅は印加電圧の大きさに依存する。2、繰り返し周波数が大きい場合(100Hz以上)、微粒子は滑らかに小型電極間中央に集まる。往復振動は観測されない。印加電圧が小さい場合はほぼ球状の微粒子雲を形成する。印加電圧を大きくすると楕円状微粒子雲となることが分かった。いずれの場合も微粒子雲の中にボイドの形成は無い。3、これらの挙動について実験測定結果を元に理論的な検討を行った。小型電極近傍のプラズマ中の電位分布、並びにこれに起因する静電力の空間分布が微粒子構造決定に重要であることが明らかになった。
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