エネルギー伝送系によるマイクロプラズマの高精度制御

誘電体バリア放電(DBD)は,簡便に非熱平衡プラズマが得られることから,産業界で幅広く利用されている.本研究では,放電の自己消弧用の誘電体バリアをコンデンサで置き換えることで,新たなプラズマ源の開発を目指した.本方式のDBDに対する利点は,1)消弧用コンデンサの容量で放電への投入エネルギーが容易に制御できる,2)DC駆動が可能,3)体積放電のみで沿面放電が起こらなずプラズマの空間制御性に優れるなどである.小容量のコンデンサを電極と接地部の間に直列に挿入して,バリア放電同様の原理で短時間のうちに放電を消弧する容量連結放電を大気圧プラズマ源として提案して,基礎特性や応用について調べた.10pF程度の小容量キャパシタを電極に付けることで,放電は10ns程度の短時間で消弧された.放電1回で移動する電荷量は30nC程度,また消費エネルギーは0.24mJであり,ともに針対平板型のバリア放電と比較して2桁程度大きな値となった.また,プラズマの密度制御は消弧キャパシタのみでなく,回路抵抗やインダクタでも可能であった.空間の電界歪が大きい場合,コロナ放電が生じる.コロナ放電条件を実験的に求めたところ,空間に占める電離領域の割合が15%以下で起こることが明らかになった.また,発生方式の比較としてバリア放電方のマイクロプラズマを生成した.短ギャップでは,ギャップ全体で放電が起こるのではなく,クーロン力のつりあいで,多数のマイクロプラズマの配列が決定されることなどが明らかになった.気流を利用することで,プラズマは下流域で取り出ることができ,基板の濡れ性などが変わることがわかった.

誘電体バリア放電(DBD)は,簡便に非熱平衡プラズマが得られることから,産業界で幅広く利用されている.本研究では,放電の自己消弧用の誘電体バリアをコンデンサで置き換えることで,新たなプラズマ源の開発を目指した.本方式のDBDに対する利点は,1)消弧用コンデンサの容量で放電への投入エネルギーが容易に制御できる,2)DC駆動が可能,3)体積放電のみで沿面放電が起こらなずプラズマの空間制御性に優れるなどである.小容量のコンデンサを電極と接地部の間に直列に挿入して,バリア放電同様の原理で短時間のうちに放電を消弧する容量連結放電を大気圧プラズマ源として提案して,基礎特性や応用について調べた.10pF程度の小容量キャパシタを電極に付けることで,放電は10ns程度の短時間で消弧された.放電1回で移動する電荷量は30nC程度,また消費エネルギーは0.24mJであり,ともに針対平板型のバリア放電と比較して2桁程度大きな値となった.また,プラズマの密度制御は消弧キャパシタのみでなく,回路抵抗やインダクタでも可能であった.空間の電界歪が大きい場合,コロナ放電が生じる.コロナ放電条件を実験的に求めたところ,空間に占める電離領域の割合が15%以下で起こることが明らかになった.また,発生方式の比較としてバリア放電方のマイクロプラズマを生成した.短ギャップでは,ギャップ全体で放電が起こるのではなく,クーロン力のつりあいで,多数のマイクロプラズマの配列が決定されることなどが明らかになった.気流を利用することで,プラズマは下流域で取り出ることができ,基板の濡れ性などが変わることがわかった.