ナノ秒パルス高電圧を用いた環境浄化技術

利用纳秒脉冲高压的环境净化技术

• 批准号: 13750251
• 负责人: 浪平 隆男
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Kumamoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13750251/
• 关键词: ナノ秒; 高電圧; 放電プラズマ; パルスパワー; 排気ガス処理

平成14年度は、昨年度開発・作製した「ナノ秒パルス高電圧発生装置」について更なる高繰り返し化を進めるとともに、パルスストリーマ放電現象の観測、及び放電プラズマ中の高速電子の持つエネルギーについて考察をおこなった。昨年度開発した「ナノ秒パルス高電圧発生装置」は、ギャップスイッチの放電不安定性のため最高パルス繰り返し周波数が100pps (pulses per second)程度にとどまっていた。しかし、今年度はギャップスイッチ部へ封入した六弗化硫黄(SF_6)を循環・置換させることにより、400ppsの高繰り返し化を達成した。また、本電源による排ガス処理実験をおこなうために、ナノ秒パルス高電圧の伝送線路と一体型の放電電極を設計・製作し、その放電基礎特性把握のためにオゾン生成実験をおこなった。パルス幅が7nsと極短のナノ秒パルス高電圧を印加した場合にも、オゾンの生成が確認され、製作したナノ秒パルス高電圧発生装置による放電プラズマの生成が確認された。また、このときのオゾン生成効率はこれまでパルス幅150nsのパルス高電圧で得られていたオゾン生成効率を大幅に上回った。これは、排ガス処理における高効率化を示唆する結果といえる。さらにパルス幅100nsのパルス高電圧に対するパルスストリーマ放電現象について、高速ゲート付ICCDカメラにて観測した。その結果、同軸円筒放電電極の内部電極へ正極性のパルス高電圧を印加した場合、高電界を有するストリーマヘッドが内部電極から外部電極へ向け進展することを明らかにするとともに、ストリーマヘッドの外部電極への到達後、ストリーマヘッドの生成したプラズマチャネル中を大電流が流れることを明らかにした。また、観測された放電光を分光計測することにより、窒素の振動準位間にあたる1st Negative Band(391.4nm、閾値エネルギー:18.75eV)からの発光を観測した。これは放電プラズマ内において、窒素分子が高速電子より18eV以上のエネルギーを受け取っていることを示す結果である。以上のように、ナノ秒パルス高電圧によるプラズマ生成及びプラズマ診断方法が確立された。

在2002财年，我们进一步提高了去年开发和制造的“纳秒脉冲高电压发生器”的可重复性，还观察到了脉冲流媒体排放现象以及对排放血浆中高速电子所具有的能量的考虑。由于间隙开关的不稳定性，去年开发的“纳秒脉冲高电压发生器”的最大脉冲重复频率约为100pp（每秒脉冲）。但是，今年，循环并更换了GAP开关部分中包围的硫六氟化物（SF_6），导致400pps的重复性更高。此外，为了使用此电源进行废气处理实验，我们设计并制造了与高压纳米秒脉冲传输线集成的排放电极，并进行了臭氧生成实验，以了解基本的放电特性。即使施加了极短的纳秒脉冲高电压，脉冲宽度为7 ns，也确认了臭氧，并确认了由制造的纳米脉冲高电压发生器产生的排放血浆。此外，目前的臭氧产生效率明显高于先前在150 ns高脉冲电压下获得的臭氧产生效率。可以说这是废气处理效率提高的结果。此外，使用高速门控ICCD摄像头观察到脉冲宽度为100 ns的高脉冲电压的脉冲流弹片排放现象。结果，据表明，当脉冲高电压施加到同轴圆柱排放电极的内部电极时，流灯头从内部电极到外部电极具有高电场的前进，并且在传达流媒体电极后，磁电流产生的大电流流经浮气通道产生的质膜流。此外，通过光谱测量观察到的放电光，观察到对应于氮气振动水平的第一个负带（391.4 nm，阈值：18.75 eV）的发射。这是氮分子在排放等离子体中从高速电子中获得18 eV或更多能量的结果。如上所述，已经建立了使用高纳米脉冲电压的血浆产生和血浆诊断方法。