研究課題
1)炭素クラスター合成用アーク放電における炭素微粒子の冷却、拡散過程の測定を行う為、新たに、2次元ミー散乱測定ができるアーク反応容器を製作し、申請のレーザーやマルチチャンネル分光器を取り付けた。約0.5気圧のヘリウムガス中直流アーク放電で、炭素と金属触媒を昇華させ、衝突冷却過程で単層炭素ナノチューブ(直径約1nm)が合成される。2)通常重力下、受動的ミー散乱法で、炭素微粒子の発生・拡散過程をビデオカメラに記録した。アーク周囲約1cmの所でナノチューブが発生し、熱対流に乗って定常的に上方に拡散することが分かった。その速さは約0.5m/sであった。この様子は、流体計算結果と合う。3)アークプラズマ上方10ヶ所に微粒子コレクターを置き、微粒子をサンプルし、ナノチューブの合成場所を探索した。ラマン分析のRadial Breathing Modeよりナノチューブ密度を調べた。やはりアーク周囲1cmくらいの所でナノチューブが合成されていることが分かった。この部分は、ガス温度が1万度℃から千℃に冷却する所である。4)レーザーを入射し、能動的ミー散乱を試みている。散乱強度の空間位置依存性を測定しているが、定常状態では、壁に反射した微粒子が浮遊し、至る所に微粒子が拡散し、強度の差が得づらかった。レーザー散乱とアーク発光が重なるため、レーザー光だけを取り出すことが困難であった。今後、パルス的な実験を行う予定である。
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