Xeエキシマランプの高性能化を目的としたバリア放電のモデリングに関する研究

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14750208
• Research Institution: Nagoya Institute of Technology
• Principal Investigator: 小田 昭紀 名古屋工業大学, 工学部, 助手 (70335090)
• Keywords: キセノン / バリア放電 / エキシマランプ / モデリング / シミュレーション

Research Abstract

はじめに,Xeバリア放電エキシマランプのモデル解析結果の精度に大きな影響を与える基礎データの収集を行なった。その上で,本ランプの性能改善の一方策としてXeガスに添加するガス種に着目した。添加ガスにO2(酸素)とH2(水素)を選定し,エキシマの励起源であるバリア放電のXeガスに少量の上記ガスを混合した際の解析を実際のランプ条件下で行なった。Xe/O2混合ガスにおいては,その電圧・電流波形から均一なグロー放電とフィラメント状放電との間の中間的な放電であった。そして,陰極向けストリーマの発生,進展ならびに消滅機構から説明される,半サイクルごとの急峻な電流パルスと緩やかな電流パルスが,純Xeガス時の電圧・電流波形に現れ,O2ガスを添加することによって緩やかなパルスが次第に消失し,急峻な電流パルスのみと放電形態が大きく変化した。本結果は,本ランプ性能を改善する上で重要な放電状態の理解の観点で有用である。また,放電内で発生する負イオン存在の影響を調べた結果,電気的負性度(電子密度に対する負イオン密度の比)で評価した場合,電気的負性度はO2ガス混合比の増加に対して0.01〜10のオーダと3桁もの広範囲で時間的・空間的に変化した。あと,O2ガス混合比に対して,放電内の荷電粒子種の密度組成が,純Xeガス主導の組成(混合比0.2%以下),純O2ガス主導の組成(混合比1%以上),ならびにその中間的な組成と3つに大別された。Xe/H2混合ガス下の解析結果からは,負イオンの影響が無いため,その点を除いてXe/O2時の結果と類似した結果が得られた。しかし,いずれのガス添加でも得られた結果の範囲内では,ランプ性能は改善されなかったが,これは混入率の変化に対してランプの最適条件も変化したためと考えられる。なお,Xe/O2混合ガス下でのモデル解析結果は,現在電気学会論文誌に投稿中であり,Xe/H2混合ガス下の結果は次頁に掲載した国際会議で発表予定である。

Research Products

• [Publications] A.Oda, H.Akashi, Y.Sakai: "Effect of a small admixture of hydrogen on Lamp Characteristics of Xe Barrier Discharge Excimer Lamps"Contributed Papers of 26^<th> International Conference on Phenomena in Ionized Gases. (発表予定). (2003)