異周波のハイブリッド結合による大容量,大口径誘導熱プラズマの発生

Material type: 文書・図像類

Author: 作田, 忠裕ほか

Publisher: -

Publication date: 1997-03-03

Material Format: Digital

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NDC: -

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Note (General)：: 金沢大学工学部数十kW以上の高周波誘導熱プラズマは,その温度が1万度を越える超高温となっており、反応性の豊かな熱プラズマ空間が無電極状態で実現できる点が最大の特長で、近年の新機能性素材の生成技術,ならびに地球環境汚染物質等の分解技術にこの特徴が応用されつつある。本研究は,種火としての30mm程度の小...

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Material Type: 文書・図像類
Title: 異周波のハイブリッド結合による大容量,大口径誘導熱プラズマの発生
Author/Editor: 作田, 忠裕
Sakuta, Tadahiro
Author Heading: 作田, 忠裕
Sakuta, Tadahiro
Publication Date: 1997-03-03
Publication Date (W3CDTF): 1997-03-03
Alternative Title: Generation of large area induction thermal plasma by superimposing 50-KHz oscillating field
Periodical title: 平成7(1995)年度科学研究費補助金一般研究(C) 研究成果報告書概要 = 1995 Fiscal Year Final Research Report Summary
No. or year of volume/issue: 1994 – 1995
Volume: 1994 – 1995
Pages: 2p.-
Text Language Code: jpn
Subject Heading: 熱プラズマ
誘導プラズマ
プラズマ・プロセシング
大口径
低周波磁界
LOW FREQUENCY
THERMAL PLASMA
INDUCTION PLASMA
PLASMA PROCESSING
LARGE AREA PLASMA
INDUCTION HEATING
Target Audience: 一般
Note (General): 金沢大学工学部
数十kW以上の高周波誘導熱プラズマは,その温度が1万度を越える超高温となっており、反応性の豊かな熱プラズマ空間が無電極状態で実現できる点が最大の特長で、近年の新機能性素材の生成技術,ならびに地球環境汚染物質等の分解技術にこの特徴が応用されつつある。本研究は,種火としての30mm程度の小口径プラズマを直流モード点弧しておき、これに別途、50kHz、200kWの連続発振電源による低周波強磁界をカップルさせ、その高温領域を拡大化し、安定、定常に大口径、大容量誘導熱プラズマを発生させ、具体的にはプラズマ断面積として約10倍の大口径プラズマ炉を設計、製作し,その10,000Kを越すと考えられる高温場を実測確認するものである。1.プラズマ半径の増大化と耐熱性能の改良平成6年度においては、直径70mm石英管を用いて、圧力10torr条件下で、この直径までのプラズマの拡大化を行うことができた。平成7年度では、この結果に基づき、当初の目標である直径100mmの大口径プラズマの発生を試みた。圧力60torr、注入電力60kWにおいて、この大口径誘導プラズマの発生に成功し、耐熱性能の改良により数10分オーダの連続運転も可能であることを確認した。2.最小維持電力の評価法の確立具体的プラズマ発生実験と平行して開発してきたプラズマの動特性解析プログラムも良好な結果を与え、時間を含む解からしか評価できない誘導プラズマの最小維持磁界、維持電力が実験値を良く説明した。具体的には、圧力76torrで約60kW、760torrで約150kWという値が評価でき、現有の電源設備で1気圧程度の高気圧誘導熱プラズマが発生できうることがわかった。3.プラズマ高温場の実時間計測プラズマ高温場の観測を分光器(現有設備、Jobin Yvon社 HR320)により行い,プラズマ温度とその過渡的な膨脹過程を、購入した設備備品、APC510デジタイザーにより実測した。その結果、小半径プラズマは約30msの時間を要して最終の100mm直径の大口径に達すること、到達温度は予測されたとうり10,000Kを越す高温状態であることが判明し、高速、均一プラズマプロセシングに利用できることがわかった。
The inductively-coupled radio frequency thermal plasma produced with a power over a hundred kW is now becoming gradually an important source with high-temperature and high-reactivity either for processing of new functional materials or for destruction of circumstance depleting substance. Although the volume of the plasma is restricted to 50 to 60 mm in diameter by the applied frequency of the generator of MHz order, a large area plasma is required strongly for higher rate of processing as a future technology. In this project, an attempt is made to expand the high temperature plasma field by superimposing a low-frequency (50kHz) magnetic field on a small area dc plasma. Because the penetration depth of such a low frequency field is as long as a few hundreds mm, a more wider plasma in diameter can be produced.Numerical simulations based on the dynamic plasma model showed that the minimum power to motivate the plasma expansion and sustain a wider plasma of 100 mm in diameter was found to be around 90 and 60kW for the pressure of 760 and 76 torr, respectively. The calculation also showed that the time necessary for reaching a new steady state is around a few tens of ms and after this the wide area plasma is kept stationary by 50-kHz field even without dc power input. Experiments were carried out with using a power supply of 50-kHz frequency and 300-kW maximum power. Two ArI spectral intensities of 794 and 801 nm were observed by using a monochromator to analyze the transient phenomena quantitatively. Through several shots of experiments carried out under 60 torr soft vacuum condition, the small size dc plasma with 1-kW power was found to expand at the 50-kHz power indicator level of 55 to 60 kW,as expected and a new steady state of the plasma was achieved 20 ms after the initiation of the expansion. A quite uniform profile of the plasma temperature of 8,000 to 10,000 K was produced successfully in steady mode over 10 cm diameter.
研究課題/領域番号:06650322, 研究期間(年度):1994 – 1995
出典：研究課題「異周波のハイブリッド結合による大容量,大口径誘導熱プラズマの発生」課題番号06650322（KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所））（https://kaken.nii.ac.jp/ja/report/KAKENHI-PROJECT-06650322/066503221995kenkyu_seika_hokoku_gaiyo/）を加工して作成
DOI: 10.24517/00066411
Source: https://kanazawa-u.repo.nii.ac.jp/?action=repository_action_common_download&item_id=60160&item_no=1&attribute_id=26&file_no=1
https://kanazawa-u.repo.nii.ac.jp/?action=repository_action_common_download&item_id=60160&item_no=1&attribute_id=26&file_no=1
Access Restrictions: 限定公開
Rights (production): CC BY-NC-ND
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https://kaken.nii.ac.jp/ja/grant/KAKENHI-PROJECT-06650322/
https://kaken.nii.ac.jp/ja/report/KAKENHI-PROJECT-06650322/066503221995kenkyu_seika_hokoku_gaiyo/
Data Provider (Database): 国立情報学研究所 : 学術機関リポジトリデータベース（IRDB）（機関リポジトリ）
https://irdb.nii.ac.jp
Original Data Provider (Database): 金沢大学 : 金沢大学学術情報リポジトリKURA