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2010 年度 実績報告書

マイクロプラズマによる微細チューリング構造の形成とフォトニック結晶への応用

研究課題

研究課題/領域番号 21740393
研究機関岩手大学

研究代表者

向川 政治  岩手大学, 工学部, 准教授 (60333754)

キーワードプラズマ / 自己組織化 / プラズマフォトニック結晶
研究概要

本研究では、マイクロギャップ誘電体バリア放電を用いて、空間対称性が高く密度の高い自己組織構造を生成し、それを微細化する。また、この自己組織構造をフォトニック結晶とみなして、プラズマフォトニック結晶の屈折率の周期構造をマイクロプラズマの自己組織化で実現し、プラズマフォトニック結晶の実現の1つの方法として提案し、電磁波制御の可能性を検討する。
平成22年度の研究では、マイクロプラズマの自己組織構造が微細化する条件を探るため、導電率の低い誘電体の使用、電界に直交する誘電体面に添うガス流速をゼロとすること、高周波化などを試み、実験的に調査した。プラズマへの投入エネルギー等の計測からプラズマの状態を調べ、幾何構造の成り立ちや構造の生成要因を探った。
誘電体としてガラスを用いるときは、フィラメントの生成時から消滅時にかけてその直径が大きくなり続けるのに対し、珪酸ビスマス(BSO : Bismuth Silicate)を用いた場合は、フィラメントの直径は生成時とほぼ変わらず約0.5mmを保ち、BSOを用いることで構造は微細化することがわかった。流速ゼロの極限においては、有限の流速の場合に比べ、六角状パターンが現れるパラメータ領域が広がる。また、100kHzから200kHzの周波数の増加にしたがって、六角状パターンからストライプパターンへ転移する電圧は増加し、六角状パターンが起こりやすくなることがわかった。
理論的研究・解析については、2次元拡散反応系の基礎方程式を用い、自己組織構造の発現の数値計算システムを立ち上げ、テストランまで行った。放電のパターン形成を計算するためスウォームデータをインプットパラメータとするシステムを構成し、自己組織構造の生成には、拡散係数の異なる2つ以上の成分が存在し、ある種の不安定性条件を満たし、振動励起をおこすための非線形相互作用の存在が不可欠であることがわかった。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2010

すべて 学会発表 (4件)

  • [学会発表] 窒素マイクロプラズマにおける自己組織構造2010

    • 著者名/発表者名
      長谷川達也, 向川政治, 他
    • 学会等名
      第65回応用物理学会東北支部学術講演会
    • 発表場所
      東北大学工学部
    • 年月日
      2010-11-26
  • [学会発表] 大気圧マイクロギャップバリア放電における誘電体表面電荷の測定2010

    • 著者名/発表者名
      笛宏行, 向川政治, 他
    • 学会等名
      電気関係学会東北支部大会連合大会
    • 発表場所
      八戸工業大学
    • 年月日
      2010-08-27
  • [学会発表] マイクロギャップバリア放電における自己組織構造と投入エネルギー密度2010

    • 著者名/発表者名
      佐藤友彦, 向川政治, 他
    • 学会等名
      電気関係学会東北支部大会連合大会
    • 発表場所
      八戸工業大学
    • 年月日
      2010-08-27
  • [学会発表] 浮遊電極を有する自己消弧放電の放電特性2010

    • 著者名/発表者名
      松本創, 向川政治, 他
    • 学会等名
      電気関係学会東北支部大会連合大会
    • 発表場所
      八戸工業大学
    • 年月日
      2010-08-27

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公開日: 2012-07-19  

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