水中プラズマの基礎物性と応用技術

水下等离子体的基本物理性质及应用技术

• 批准号: 17654118
• 负责人: 前原 常弘
• 金额: $ 1.66万
• 依托单位: Ehime University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-17654118/
• 关键词: 水中; 高周波; プラズマ; メチレンブルー; 分解; AOP; OHラジカル

「水中プラズマの基礎研究により、その物性を明らかにし、革新的な技術開発への道筋をつける」ことが本研究の目的であった。このために、まず、プラズマの基礎的なパラメータである温度・密度について分光計測により、明らかにした。温度に関してはOHラジカルからの微細スペクトル(306-312nm)を計測し、計算コード(LIFBASE)による結果とフィッティングした。この結果から、3400-3800Kであることが明らかとなった。密度に関してはHβ線のシュタルク広がりから評価が出来、3×10^20m^-3であることが明らかになった。これらのパラメータから見積もった電離度は1.5×10^-4であった。低温のプラズマでは通常のことであるが、本プラズマも弱電離プラズマである。OHラジカル量が入射電力とともに大きくなることが分光計測から明らかとなった。メチレンブルーの分解もそれにともなって大きくなっている。メチレンブルー水溶液をプラズマに晒した後、直後と十分な時間経過後(3週間後)では3週間後の分解量が大きい。この原因を追及するため、オゾンと過酸化水素といった活性種についても評価した。それぞれの溶存計を用い、計測したところ、200ccの純水に300W・4分30秒の高周波印加に対して、過酸化水素は0.9mg/l、オゾンは4mg/lの濃度であった。これらの結果から、オゾンや過酸化水素といった反応速度の遅い活性種によって、長い時間を経過して分解が進んだものと推定している。他エネルギーの重畳では500kHz・3kWの高周波磁場を印加したが、特別な変化が確認できなかった。

这项研究的目的是“通过基础研究阐明水下等离子体的物理特性，为创新技术的发展铺平道路。”为此，我们首先通过光谱测量阐明了等离子体的基本参数，如温度和密度。关于温度，我们测量了 OH 自由基的精细光谱 (306-312nm)，并将结果与​​计算代码 (LIFBASE) 进行拟合。从这个结果可以看出，它是3400-3800K。密度可以根据Hβ射线的斯塔克扩散来估计，结果为3×10^20m^-3。根据这些参数估计的电离度为1.5×10^-4。与低温等离子体一样，该等离子体也是弱电离等离子体。光谱测量表明，OH 自由基的数量随着入射功率的增加而增加。亚甲基蓝的分解也相应增加。将亚甲基蓝水溶液暴露于血浆后，无论是立即还是经过足够时间（3周）后，3周后的分解量都很大。为了调查其原因，还评估了臭氧和过氧化氢等活性物质。当使用各溶解计测量时，当向200cc纯水中施加300W的高频波4分30秒时，过氧化氢浓度为0.9mg/l，臭氧浓度为4mg/l。根据这些结果，推测由于臭氧、过氧化氢等反应速度慢的活性种，分解在长时间内进行。当叠加其他能量时，施加500kHz/3kW的高频磁场，但没有观察到特殊的变化。