パルスパワー技術を用いたマイクロプラズマの発生とその制御

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15075207
• Research Institution: Kumamoto University
• Principal Investigator: 秋山 秀典 熊本大学, 工学部, 教授 (50126827)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 浪平 隆男 熊本大学, 工学部, 助手 (40315289) ; 勝木 淳 熊本大学, 大学院・自然科学研究科, 助教授 (80233758)
• Keywords: パルスパワー / マイクロプラズマ / 非平衡プラズマ / 極短パルス / 水中プラズマ

Research Abstract

本研究目的は、これまでのプラズマ科学で取り扱われてきたパラメータ領域とは異なり、ミクロな空間で、高密度・高温のプラズマをパルスパワー技術を用いて生成する技術開発である。微小空間への電気エネルギーの高効率伝送及び高効率注入のためのパルスパワー技術開発、及びパルスパワー発生装置の超短パルス化を進め、高気圧気体や液体等高密度媒質中でのマイクロプラズマ生成を行う。
本年度は、マイクロプラズマ生成のための極短パルス幅を持つパルスパワー発生装置の開発を目標に研究を進めてきた。磁気パルス圧縮と半導体オープニングスイッチを組み合わせた方式、及び半導体スイッチを用いたミニチュアマルクスバンクの設計を行った。さらに、少し大型装置ではあるが、数ナノ秒のパルス幅を持ったパルスパワー発生装置の開発に成功した。マイクロプラズマの生成に関しては、水中でのマイクロプラズマの生成及び水中で生成されたプラズマからの衝撃波を計測した。さらに、Zピンチを用いたXeガス中高温高密度プラズマの生成とEUV(Extremely Ultra Violet)の輻射を計測した。
水中において直径がマイクロサイズで長さが10cmのマイクロプラズマの集合体としての放電プラズマの生成に以前に成功し、環境、バイオ、リサイクル及び医療分野での産業応用を積極的に遂行してきた。今回、パルス幅を短くすることにより、直径が約100μmの水中プラズマの生成に成功し、そこからの衝撃波の計測をおこない、水中プラズマの近傍で、数GPaに及ぶ圧力の衝撃波が発生していることを見出した。Xeガス中において、Zピンチを用いた高温高密度マイクロプラズマの生成にも成功し、そこからEUV輻射を観測するとともに、EUV光に二つのピークが存在することを見出し、その特性が大きく異なることを見出した。

Research Products

• [Publications] T.Namihira: "Propagation Velocity of Pulsed Streamer Discharges in Atmospheric Air"IEEE Transaction on Plasma Science. 31・5. 1091-1094 (2004)
• [Publications] 王斗艶: "パルスパワー方式排ガス処理に関する基礎研究"電気学会誌A. 124・8. (2004)
• [Publications] 秋山秀典: "高電圧パルスパワー工学"オーム社. 172 (2003)