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

• 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

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。

Before the annual ま で に キ セ ノ ン の ICP discharge に お い て ア ン テ ナ コ イ ル を multiple す る こ と に よ り tens of thousands of CD/m ^ 2 と い う を micromixer mixing effect degrees have る こ と が で き た. This year, ガス ガス is focusing on による luminance <s:1> variation に, and <s:1> て laboratory を conducts った. ア ン テ ナ コ イ ル を multiple し な い occasions, キ セ ノ ン の ガ ス 圧 200 torr で luminance は about 27000 CD/m ^ 2 で あ っ た. Under ガ ス 圧 を げ て い く と, ガ ス density の reduce に よ り, luminance は 単 に fall し, 1 torr で は about 3000 CD/m ^ 2 に ま で under が っ た. し か し, さ ら に ガ ス 圧 を under げ て い く と today は inverse に fai degrees が rise し, 0.3 Torr で 15000 CD/m ^ 2 と な り, さ ら に ガ ス 圧 を under げ る と again luminance も lowered し た. In this study, におけるICP discharge で で, キセノ <s:1> <s:1> visible light <s:1> main に <s:1> and <s:1> と electrons <e:1> are combined with radiation によ to generate じる. Youdaoplaceholder0 たがって, high electron density を くする くする とがで れば れば れば high luminance が may であると える える える. Under the general に は ガ ス 圧 を げ る と ガ ス density が reduce す る の で, degree of ionization の small variations change が さ け れ ば electron density low も く な る. し か し, written の be 験 に よ り 1 Torr か ら 0.3 Torr の van 囲 で は ガ ス 圧 を under げ る こ と に よ り inverse に electron density が rise し て い る と い う こ と に な り, プ ラ ズ マ の atoms in what process に ら か の variations change が raw じ た と exam え ら れ る. ICP で の プ ラ ズ マ の heating institution に は conflict heating と conflict-free の 2 heating flux り の institutions が know ら れ て お り, ガ ス 圧 が under が る と conflict-free heating が dominate に な る. This study の conditions で は, calculation に よ る と written と お よ そ with degree の ガ ス 圧 field で conflict-free heating institution が 発 now す る こ と が points か っ た が, conflict-free heating と electron density の rise と の の clear な phase between masato masato wearing は out せ な か っ た. Side, 0.3 Torr と の occasions with degree の luminance を have る こ と が で き る 100 Torr の occasions で は, 発 light が ラ ン プ の central に し, か つ diameter direction distribution で は lateral に 発 light slants part が っ た ド ー ナ ツ form の shape と な っ た の に し seaborne, 0.3 Torr で は 発 light part が ラ ン プ all に hiroo が っ た discharge Youdaoplaceholder0. し た が っ て, ラ ン プ か ら have ら れ る QuanGuangShu で は 0.3 Torr の ほ う が big き く な り 発 light の uniformity good も い と い う こ と に な る. さ ら に, low ガ ス 圧 で 済 め ば high 価 な キ セ ノ ン ガ ス の usage を cut す る こ と が で き, industrial に も favorable で あ る. Youdaoplaceholder0, ガス voltage に application of えて power supply frequency やラ プ プ shape <s:1> influence 検 検 account for た た. The frequency of the power supply is を13.56MHz, ら28MHz, に increase させる とによ とによ を 10%, degree <s:1> luminance <e:1> increase が られた. 430 MHZ な ど の UHF 帯 で の discharge も try み た が, イ ン ピ ー ダ ン ス の unconformity に よ り を micromixer mixing effect degrees have る こ と は で き な か っ た. ラ ン プ shape に つ い て は, discharge tube の を 26 mm diameter か ら 14 mm ま で fine く し, 20% degree の fai degrees up を る こ と が で き た.

项目成果

E to H-mode Transition in Cylindrical Tube ICP Discharge for Light Sources

光源圆柱管 ICP 放电中 E 模式到 H 模式的转变

• 发表时间: 2004
• 期刊: Proceedings of 10th International Symposium on the Science and Technology of Light Sources ; IOP Conference Series Number 182
• 作者: A.Nazri;S.Inui;H.Motomura;M.Jinno;M.Aono
• 通讯作者: M.Aono

ナズリ, 乾秀次, 黒河, 本村, 神野, 青野: "誘導結合形放電による移動縞現象"電気歓迎学会四国支部連合大会論文集. 50 (2003)

Nazuri、Hidetsugu Inui、Kurokawa、Motomura、Jinno、Aono：“感应耦合放电引起的移动条纹现象”电气福利协会四国分会联合会会议记录 50（2003 年）。

A.Nazri, S.Inui, H.Motomura, M.Jinno, M.Aono: "E to H-mode Transition in Cylindrical Tube ICP Discharge for Light Sources"Proceedings of 10^<th> International Symposium on the Science and Technology of Light Sources. (発表予定). (2004)

A.Nazri、S.Inui、H.Motomura、M.Jinno、M.Aono：“光源用圆柱管 ICP 放电中的 E 模式向 H 模式转变”第十届国际科学技术研讨会论文集光源（待公布）（2004）。

Application of the ICP in Mercury-less Light Sources

ICP在无汞光源中的应用

• 发表时间: 2004
• 期刊: 平成16年電気学会基礎材料共通部門全国大会予稿集
• 作者: A.Nazri;S.Inui;H.Motomura;M.Jinno;M.Aono
• 通讯作者: M.Aono

M.Jinno, R.Miki, H.Motomura, M.Aono: "Colour Variable Lamp Using Inductively Coupled Plasma"Proceedings of 10^<th> International Symposium on the Science and Technology of Light Sources. (発表予定). (2004)

M.Jinno、R.Miki、H.Motomura、M.Aono：“使用感应耦合等离子体的彩色可变灯”第 10 届国际光源科学技术研讨会论文集（待发表）。 2004年）