微小な液体を用いたマイクロプラズマの生成とプラズマ化学への応用

点击翻译按钮获取中文摘要

微小な液体を用いて大気圧下で新たなマイクロプラズマを生成する手法を考案した生成した。大気圧下で液体を利用したマイクロプラズマの手法は多岐にわたるが、液体を電極としたグロー放電、コロナ放電を生成し、基礎特性と応用法を検討した。電解質溶液を用いて、微小電極間で放電を生成した際、その不安定さが問題であったが、電極間に微細ヘリウムガス流を導入して放電を形成すると低電流でも安定に放電を形成することに成功した。液体を陰極とすると、特性は液体の表面状態によって変化し、電流が低いときには電極間の気体が主成分となる放電を形成するが、電流が高く液体陰極の表面温度が上昇したときには、液体の成分が放電部に現れてくることを明らかにした。放電を制御するための電源にも着目し、FET等の半導体デバイスを用いたパルス電源を作成した結果、パルス幅を調節することで液体陰極からの発光を制御することができた。放電部の極性を逆にして液体を陽極とした際には、液体表面の発光部が規則正しい自己組織化模様を形成することを明らかにした。これは他の文献にも掲載されていない新規の結果である。液体陽極放電は、近年ナノサイズの金属材料生成プロセスとして注目されており、本研究で得られた自己組織化模様と組み合わせることで、新たな材料プロセスが期待できる。また、微小サイズの液体は静電界による力でテイラーコーンと呼ばれる円錐形状を形成するが、それを利用してコーンの先端にコロナ放電を形成できることも示した。コロナ放電は、負コロナのときのみ安定に生成され、特性は液体の導電率が高く、表面張力が低いときほど安定に生成できる。PVAのような粘性の高い液体を用いるとコロナ放電はコーンの先端よりも高い位置に局戸的に生成され、液体の表面張力、粘性、導電率を調整することで様々な形状のコロナ放電が形成できることを見出した。