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誘導結合プラズマと表面波プラズマを利用した新しい無水銀光源の開発

使用感应耦合等离子体和表面波等离子体开发新型无汞光源

基本信息

批准号：
14702067
负责人：
神野雅文
金额：
$ 18.55万
依托单位：
Ehime University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2004
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14702067/
关键词：
ICP キセノン光源プラズマ加執機構電源周波数細管化無電極 RF 希ガスランプ

项目摘要

前年度までにキセノンのICP放電においてアンテナコイルを多重化することにより数万cd/m^2という高輝度を得ることができた。今年度はガス圧による輝度の変化に着目して実験を行った。アンテナコイルを多重化しない場合、キセノンのガス圧200Torrで輝度は約27,000cd/m^2であった。ガス圧を下げていくと、ガス密度の減少により、輝度は単調に降下し、1Torrでは約3000cd/m^2にまで下がった。しかし、さらにガス圧を下げていくと今度は逆に輝度が上昇し、0.3Torrで15,000cd/m^2となり、さらにガス圧を下げると再度輝度も降下した。本研究におけるICP放電では、キセノンの可視光は主にイオンと電子の再結合輻射により生じる。したがって、電子密度を高くすることができれば高輝度化が可能であるといえる。一般にはガス圧を下げるとガス密度が減少するので、電離度の変化が小さければ電子密度も低くなる。しかし、上記の実験により1Torrから0.3Torrの範囲ではガス圧を下げることにより逆に電子密度が上昇しているということになり、プラズマ中の原子過程に何らかの変化が生じたと考えられる。ICPでのプラズマの加熱機構には衝突加熱と無衝突加熱の2通りの機構が知られており、ガス圧が下がると無衝突加熱が支配的になる。本研究の条件では、計算によると上記とおよそ同程度のガス圧領域で無衝突加熱機構が発現することが分かったが、無衝突加熱と電子密度の上昇との間の明確な相関関係は見出せなかった。一方、0.3Torrの場合と同程度の輝度を得ることができる100Torrの場合では、発光部がランプの中央に集中し、かつ径方向分布では外側に発光部分が偏ったドーナツ形の形状となったのに対し、0.3Torrでは発光部分がランプ全体に広がった放電となった。したがって、ランプから得られる全光束では0.3Torrのほうが大きくなり、発光の均一性も良いということになる。さらに、低ガス圧で済めば高価なキセノンガスの使用量を削減することができ、工業的にも有利である。また、ガス圧に加えて電源周波数やランプ形状の影響も検討した。電源周波数を13.56MHzから28MHzに上昇させることにより10%程度の輝度の上昇が得られた。430MHzなどのUHF帯での放電も試みたが、インピーダンスの不整合により高輝度を得ることはできなかった。ランプ形状については、放電管の直径を26mmから14mmまで細くし、20%程度の輝度上昇を得ることができた。

In the previous year, the number of cd/m2 and the number of cd/m2 were increased. This year, the brightness of the light is changing, and the light is changing. In case of multiplexing, the luminance of the lamp is about 27,000 cd/m^2 at 200 Torr. For example, when the pressure decreases, the density decreases, and the luminance decreases, the pressure decreases to about 3000 cd/m2 at 1 Torr. The brightness of the lamp rose by 0.3 Torr to 15,000 cd/m^2, and the brightness of the lamp fell again. In this study, the electron recombination radiation was generated by the visible light of the laser beam. High electron density and brightness In general, the electron density is reduced due to the decrease in ionization degree and the decrease in electron density. The electron density rises in the atomic process. The electron density rises in the atomic process. The heating mechanism of ICP is controlled by conflict-free heating and conflict-free heating In this study, the correlation between conflict-free heating mechanism and electron density increase was found in the same degree of temperature field. In the case of a square, 0.3 Torr, the brightness of the same degree is obtained. In the case of 100 Torr, the light emitting part is concentrated in the center, and the radial direction is distributed. The light emitting part is biased. The shape of the light emitting part is opposite. In the case of 0.3 Torr, the light emitting part is concentrated in the whole. All beams are 0.3 Torr and uniform. In addition, the use of low-cost and high-cost equipment can be reduced, which will be beneficial to industry. The influence of power cycle number and shape on power supply is discussed. The power cycle number increases from 13.56 MHz to 28 MHz, and the brightness increases by 10%. 430 MHz UHF band with high brightness The diameter of the tube is 26 mm to 14 mm, and the brightness is increased by 20%.