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2012 年度 実施状況報告書

ハイブリッドリングホロー放電の確立と大面積高密度均一プラズマ源への応用

研究課題

研究課題/領域番号 23540577
研究機関佐賀大学

研究代表者

大津 康徳  佐賀大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50233169)

キーワードハイブリッドリングホロー放電 / 2次電子放出係数 / ガンマ作用 / 容量結合プラズマ / 粒子シミュレーション
研究概要

平成24年度では、平成23年度で得られた研究成果を基に、以下のような研究を実施した。(1)平成23年度に製作した2次電子係数の高い酸化マグネシウム薄膜を塗布したリングホロー電極を用いて、プラズマパラメータを計測し、前年度の値を超えることができるかどうかを検証した。高周波電力20-50Wをリング状ホロー電極と接地された容器間に注入することにより、プラズマを生成させた。プラズマパラメータのガス圧力依存性や、それらの空間分布をプローブ(自作)を用いて計測を行った。以下の研究成果が得られた。(1-1)ガス依存性の場合、50-400mTorrの範囲で、MgO薄膜なしの電極に比べて、MgO薄膜ありの電極の方が、プラズマ密度が向上することが明らかとなった。この成果は、MgO薄膜の2次電子放出係数が高いことに起因する。あるガス圧において、プラズマ密度が最大になることもわかった。(1-2)プラズマ密度空間分布では、リング溝位置で最大値をとるM型分布となった。また、電極から離れると、その半径方向分布が均一になった。これは、理論的に考察した結果、拡散による移動が電界ドリフトによるそれより、支配的であることが明らかとなった。(2)リングホロー溝を多重化させることにより、高密度プラズマの均一化を検討した。(2-1)粒子数値シミュレーションにより、リング溝数を1重から4重に変化させたときのプラズマ均一性評価を行った結果、リング溝数を増加させることにより、電極近傍での均一性が向上することが明らかとなった。(2-2)プラズマ密度の空間分布を計測した。電極からは離れるにしたがって、プラズマ密度は均一化することが確認できた。即ち、シミュレーション結果と定性的に一致する結果が得られた。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

MgO薄膜を堆積したリング状ホロー電極を用いて、提案しているハイブリッドリング状ホロー放電を実現できた。さらに、その証拠となるプラズマ密度の向上が達成できた。さらに、プラズマ密度の均一性を改善するために、リング溝を多重化することにより、電極近傍で、より均一化が実現できることが、シミュレーションと実験により確認できた。

今後の研究の推進方策

ハイブリッドリング状ホロー放電を達成できた。また、リング溝を多重化することにより、均一性もある程度、実現することができた。今後は、プラズマの空間分布をさらに一様化させることが課題である。平成24年度の成果では、リング状ホロー放電電極から離れるにしたがって、一様に近づく傾向は実験により確認された。しかし、より電極近傍で、一様化を進めることが重要である。そこで、リング状ホローの個数の検討や、他の改良を行うことで、電極近傍で、より一様性を達成させることを検討する予定である。

次年度の研究費の使用計画

今後の研究の推進方策を達成するために、主に、電極材料、ガス、装置部品、高周波部品などの消耗品や、本研究の改良に伴う機器物品(真空排気装置、計測器など)などを購入することを計画している。さらに、研究成果発表(電気学会、応用物理学会、国際学会AEPSE2013など)や調査研究のための旅費などを計画している。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (4件) 図書 (2件) 備考 (2件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Criteria of radio-frequency ring-shaped hollow cathode discharge using H2 and Ar gases for plasma processing2013

    • 著者名/発表者名
      Y.Ohtsu and Y.Kawasaki
    • 雑誌名

      J.Appl.Phys

      巻: 113 ページ: 033302-1-5

    • DOI

      10.1063/1.4776220

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Production of low electron temperature plasma and coating of carbon-related water repellent films on plastic plate2012

    • 著者名/発表者名
      Y.Ohtsu and K.Kihara
    • 雑誌名

      IEEE Trans. Plasma Sci., Special Issue on Carbon-Related Materials Processing by Plasma Technologies

      巻: 40 ページ: 1809-1814

    • DOI

      10.1109/TPS.2012.2194513

    • 査読あり
  • [学会発表] アルゴン・水素混合ガスを用いた 高周波リング状ホロ-放電プラズマ特性2012

    • 著者名/発表者名
      大津康徳、川﨑裕次郎、武田賢治
    • 学会等名
      電気学会プラズマ研究会
    • 発表場所
      東京大学本郷キャンパス
    • 年月日
      20121210-20121213
  • [学会発表] 単極磁場配位型RFマグネトロンスパッタによるターゲット利用率改善2012

    • 著者名/発表者名
      大津康徳、執行正和、三沢達也
    • 学会等名
      電気学会プラズマ研究会
    • 発表場所
      豊橋科学技術大学
    • 年月日
      20120510-20120511
  • [学会発表] Wood Surface Treatment by Atmospheric RF Capacitively Coupled Plasma Jet", Proc.2012

    • 著者名/発表者名
      Y.Ohtsu and M.Z.Hassan
    • 学会等名
      The 7th Asia-Pacific International Symposium on the Basics and Applications of Plasma Technology
    • 発表場所
      Taiwan
    • 年月日
      20120414-20120415
  • [学会発表] ホロー効果を用いたプラズマプロセス装置におけるプラズマ密度のガス圧依存性

    • 著者名/発表者名
      松本直樹、大津康徳
    • 学会等名
      IEEE主催2012年度第2回学生研究発表会
    • 発表場所
      佐賀大学
  • [図書] エレクトロニクス・エネルギー分野における超撥水・超親水化技術2012

    • 著者名/発表者名
      矢嶋、大津、他39名
    • 総ページ数
      418
    • 出版者
      株式会社 技術情報協会
  • [図書] Preparation of Zirconium Oxide Thin Film by Plasma Coating Method and its Hydrophobic Nature in Zirconium -Charactertistics, Technology and Performance,2012

    • 著者名/発表者名
      Y.Ohtsu, D.R.Mylinari, M.Nagai, J.Benavente, G.Maccauro et al
    • 総ページ数
      138
    • 出版者
      Nova Science Publisher, Inc. New York
  • [備考] プラズマエレクトロニクス研究室

    • URL

      http://www.ee.saga-u.ac.jp/plasma/index.html

  • [備考] 電気電子工学科ホームページ

    • URL

      http://www.ec.saga-u.ac.jp/fse_ee/index.html

  • [産業財産権] プラズマ処理装置2012

    • 発明者名
      大津康徳、加々見丈二、川下安司、竹内達也
    • 権利者名
      国立大学法人佐賀大学、神港精機㈱
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2012-140903
    • 出願年月日
      2012-06-22

URL: 

公開日: 2014-07-24  

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