大気圧マイクロプラズマジェットによる基板表面反応の実時間その場観察

利用常压微等离子体射流实时原位观察基材表面反应

基本信息

批准号：
18030004
负责人：
白井肇
金额：
$ 3.07万
依托单位：
Saitama University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、各種電解質溶液をカソードおよびアノード電極とした大気圧プラズマの生成を行い、発光分光法(OES)、溶液のpH(=-log[H^+])および分光エリプソメトリー(SE)による実時間その場診断を通してプラズマ生成機構と溶液物理化学との関連を考察した。特に各種電解質溶液を対向電極とした空気およびArプラズマ生成に対して溶液構成元素の発光強度、電子密度、自己バイアス:Vselfおよび溶液のpH変化に着目した。その結果電解質溶液を対向電極とした大気圧プラズマ生成では、従来の溶液スパッタリング、蒸発に加えて、溶液のプロトン濃度に依存した2次電子放出過程がプラズマ生成に関与していることが分かった。特に平成19年度は、プラズマ状態の等価回路による考察および溶液pHと伝導度がプラズマ生成に及ぼす効果について検討した。プラズマインピーダンスは、これまでの溶液pH<2.5および10-13領域とそれ以外で顕著な相違を示した。さらに溶液の抵抗率はプラズマ生成に及ぼす効果について各種溶液を用いて調べた。塩、強酸、弱酸としてNaCl、HCl、CH3COOHを選択し、溶液伝導度とプラズマ発光、電子密度の関連を考察した。その結果各種溶液に対して伝導率:0.5S/cm前後で発光強度が極小値を示し、その前後で増大する傾向を示した。伝導率:0.5S/cm以上の濃度領域では、電子密度の増大に伴い発光強度は増大する。一方0.5S/cm以下の領域においては、プラズマの温度上昇にともなう発光強度は増大が見られた。この要因を塩、強酸、弱酸溶液内のイオンの水和状態および移動度の相違に基づいたモデルを提案した。さらにプラズマ照射により正イオンの照射により表面近傍にカソード電極層が形成されることで電気2重層が形成され、バルク溶液中の負イオンが電気泳動によりカソード表面に輸送され、放出される可能性を示した。実時間紫外・SEおよびポッケル素子を用いた表面電荷計測から大気圧プラズマ-溶液界面に電気泳動による吸収層の存在を明らかにした。これらの要因には、プラズマ-溶液界面における電気2重層の形成、電気泳動等の効果が揚げられる。

这项研究使用各种电解质溶液（如阴极和阳极电极）进行了大气压力等离子体的生成，并通过实时原位诊断使用发射光谱（OES），溶液pH（= -LOG [H^+]）和光谱纤维镜（SE）检查了血浆生成机制与溶液物理化学之间的关系。特别是，注意发射强度，电子密度，自偏见：构成用作空气和AR等离子体的反电极的各种电解质溶液的溶液的自发和pH变化。结果，发现在大气压血浆中，使用电解质溶液作为反电极，除了常规的溶液溅射和蒸发外，次级电子发射过程取决于溶液的质子浓度，还参与了血浆的产生。特别是在2007年，我们检查了等离子体状态的等效电路以及溶液pH和电导率对等离子体产生的影响。血浆阻抗在先前的溶液pH <2.5和10-13区域以及其他地方显示出显着差异。此外，使用各种溶液研究了溶液电阻率对血浆产生的影响。选择了NaCl，HCl和CH3COOH作为盐，强酸和弱酸，并检查了溶液电导率，血浆发射和电子密度之间的关系。结果，在电导率上的发射强度最小：各种溶液的0.5 s/cm约为0.5 s/cm，并且在前后显示出增加的趋势。在电导率的浓度区域：0.5 s/cm或更多，发射强度随着电子密度的增加而增加。另一方面，在低于0.5 s/cm的区域中，发光强度随血浆温度的升高而增加。提出了一个模型，以基于水合状态的差异和盐，浓酸和弱酸溶液的迁移率的差异来制定该因素。此外，通过通过血浆照射阳性离子，在表面附近形成了阴极电极层，从而产生了双层层，这表明大体溶液中的负离子被电泳传输到阴极表面并释放。通过使用实时UV/SE和Pockel设备在大气压等离子体溶剂界面上，通过表面电荷测量来揭示了通过电泳吸收层的存在。这些因素可以通过在等离子体 - 溶液界面，电泳等处形成电气双层来实现这些因素。