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非平衡プラズマは幅広い産業分野で用いられている。近年、特に非平衡プラズマと液体との接触による新しい反応場を利用する試みが盛んになされている。液体とプラズマの反応をモデル化する上で、プラズマ中の電子密度やラジカル密度は非常に重要である。これまでに、プラズマが接触した液体表面近傍のある特定のラジカル密度の空間分布は計測されているが、電子密度の時空間分布は、あまり詳しく調べられていない。そこで、同一の気泡内に同一サイズのプラズマを生成する装置開発を行い、液体内の気泡内部に生成するプラズマの電子密度やガス温度などのプラズマの基本的な諸特性と溶液に対する化学反応性との相関性を解明することを目的とした。本年度は、液中内気泡プラズマ生成過程の時分解計測、空間分布計測を行うための装置の設計開発および製作を行い、気泡の生成過程とプラズマ生成の関係を調査した。外部から気体(He)を導入し、ピエゾバルブによる気泡導入時間の制御と、バルブ一次側の圧力調整によって安定的に同一サイズの気泡を生成させ、気泡生成からプラズマ生成までの全プロセスを連続的に制御・計測できる実験系を構築した。本装置を用い、数msのオーダーで成長する気泡を周期的に発生させ、気泡のサイズを変えながらマイクロ波入射タイミングを掃引させてマイクロ波プラズマ生成を試みた。気泡生成初期段階の気泡サイズが小さい状態でマイクロ波を照射しプラズマ生成した場合、プラズマ発光領域、強度の再現性は低いが、これはガス流れとアンテナ構造に起因する擾乱によるものだと考えている。一方、気泡が成長したタイミングでマイクロ波を照射した場合には、フィラメント状でない安定した再現性のよいプラズマ生成が観測された。本研究で用いたマイクロ波の入射時間幅は最大～100μsのオーダーである。これは一般的な液中内気泡プラズマで用いられる高圧パルス放電と比べると数10倍程度も長時間にわたり、安定したプラズマ生成を達成した。
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