マルチラジカル分光計測による大気圧プラズマ相界面反応－体積反応の相互作用解明

2018 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 17H06987
• 研究種目: 研究活動スタート支援
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 電力工学・電力変換・電気機器
• 研究機関: 首都大学東京
• 研究代表者: 中川 雄介 首都大学東京, システムデザイン研究科, 助教 (80805391)
• 研究期間 (年度): 2017-08-25 – 2019-03-31
• キーワード: プラズマ化学 / レーザー計測 / 分光診断 / 大気圧放電

研究成果の概要

大気圧非平衡プラズマを用いた化学処理において、電極表面の反応と気相プラズマ中の反応との相互作用を検証するため、短ギャップ放電プラズマ中のラジカル計測を行った。短ギャップ放電の応用が実用化されているオゾン発生装置を解析対象として、オゾンと酸素ラジカルの密度をレーザー分光法で計測した。オゾンと酸素ラジカルの局所密度を同時計測できる手法を新たに考案し、従来困難だったオゾン・酸素ラジカル同時計測を空間分解能10μmで実現した。その結果、プラズマで生成された酸素原子のうち大部分がオゾンに変換されていることを実験的に確認した。

自由記述の分野

高電圧工学

研究成果の学術的意義や社会的意義

プラズマを用いた化学処理は、半導体製造や殺菌・滅菌、製薬など、様々な分野で応用されている。中でもオゾン発生装置は、半導体洗浄から水処理まで幅広い分野で普及している基幹産業装置である。一方、プラズマ応用装置の処理効率を抜本的に改善するためには内部の反応機構解明が不可欠であるが、従来ではプラズマと電極表面反応との局所相互作用が未解明であった。本研究は、短ギャップ放電プラズマにおける酸素ラジカルとオゾンの局所密度の同時計測を実現した。これにより、短ギャップ放電におけるオゾン生成反応の解明が進展し、プラズマ化学処理の効率改善に大きく貢献すると考えられる。