| 研究課題/領域番号 |
18K04086
|
|---|
| 研究機関 | 東京都市大学 |
|---|
研究代表者 |
岩尾 徹 東京都市大学, 理工学部, 教授 (80386359)
|
|---|
| 研究分担者 |
鈴木 憲吏 東京都市大学, 理工学部, 准教授 (20638134)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
|
| キーワード | アーク放電 / 陰極点 / 酸化膜除去 / パワーエレクトロニクス / 三次元電磁熱流体シミュレーション / 陰極点挙動 / プラズマ / 3R |
|---|
| 研究実績の概要 |
2020年度は，本研究の最終目的である超高速酸化膜除去に向けた真空アーク陰極点の移動制御手法の開発に向けて，陰極点の制御の実験とシミュレーションを行った。
前年度までの結果より，陰極点の近傍のイオンに働く電磁力が移動のトリガーとなり，移動方向決定後は圧力勾配による力が駆動力となる知見が得られている他，高速な処理を行うためには処理面積を拡大する必要があることが示唆されている。このため，今年度は，パルス横磁界を用いて陰極点を磁界と垂直な方向に往復させる実験と，シースを考慮した陰極点近傍のシミュレーションを行った。
実験では， 2対のヘルムホルツコイルを用いて，200Hzのパルス横磁界と一定の横磁界を併用した。この結果，陰極点の移動軌跡は，Ｙ軸方向（パルス横磁界と垂直な向きである往復方向）に往復していたものがＸ軸方向（一定横磁界と垂直な方向）に引き伸ばされ，三角波状の移動軌跡となった。また，この時のＸ軸方向の移動速度はほぼ一定となり，パルス横磁界に追従して変化しなかった。このため，X軸方向の移動は一定の横磁界により生じた。Y軸方向の移動は，パルス横磁界の変化に応じて方向が反転していることから，Y軸方向の移動はパルス横磁界により生じた。また，Y軸方向の移動速度はパルス横磁界の界磁電流にほぼ追従した。このため，周波数やヘルムホルツコイルの界磁電流を変えることで，効率の良い酸化膜除去ができることが示唆された。
また，シミュレーションでは，陰極点が移動する場合の条件について検討を進め，陰極点近傍のシースを考慮することで，より具体的な陰極点近傍の物理現象の把握を行うことができた。特に陰極点の移動制御を行うためには，イオン電流の扱いや陰極点の陰極固体側の温度分布や電子放出機構の解明が不可欠ということが明らかになった。
以上より，超高速酸化膜除去に向けた真空アーク陰極点の移動制御手法の開発ができた。
|
