高密度・低温の誘導結合プラズマを利用した大面積平面型無水銀光源の開発とモデリング

使用高密度、低温电感耦合等离子体开发和建模大面积平面无汞光源

基本信息

批准号：
02F00349
负责人：
神野雅文
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 JSPS Fellows
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

项目摘要

初年度には、通常の水銀蛍光ランプ用に構築した衝突輻射モデルを無電極高周波放電のプラズマへの適用の可能性を探るために、アメリカのオスラム社の商用無電極蛍光ランプを例にとって、検証を行った。その結果、電子エネルギー分布の計算を正確に行えば、精度が向上するであろうことが判明した。また、誘導結合放電(ICP)実験系の構築も行った。第2年度の本年度は、無水銀光源における水銀代替物質として有望なキセノンの放電モデルの構築に主に取り組んだ。キセノンは、電流密度の上昇による陽光柱の収縮が他の希ガスや水銀に比べて生じやすいという特性がある。キセノン、アルゴン、ネオンを使ってICP放電管を試作し、点灯試験を行ったところ、通常の放電管と同じく、キセノンではプラズマ(陽光柱)が収縮しやすい、という蛍光が見られた。そこで、キセノンの放電において陽光柱が収縮する物理機構の解明も目的として、キセノンの低圧放電プラズマの収縮についてのコンピュータシミュレーションを行った。その結果、キセノン陽光柱の収縮は、電流密度の上昇に伴ない生じる中心部での電子温度の上昇がキセノンイオンと電子の体積再結合のレートを下げ、見かけの拡散レートが負になる点が生じて、陽光柱の拡散が抑制されるために、収縮が生じることが明らかになった。このコンピュータシミュレーションの結果から、陽光柱の収縮を避けるためには、中心部でのガス温度の上昇を抑えること、そして、電子温度が必要以上に上昇させないこと、により中心部分でも十分な再結合が生じ、見かけの拡散レートが負になることを防いで陽光柱の収縮を回避できると期待できるので、来年度は、ICP放電において、アンテナ配置やRF電力のパルス化などにより、電子温度とガス温度を必要以上に上昇させない条件を明らかにし、平面型のICP光源の開発を行う必要がある。

在第一年，我们使用了来自Osram的商用无电荧光灯，Osram是一种用于普通汞荧光灯的商用电极荧光灯，以探索将无电气高频放电应用到等离子体中的可能性。结果，发现电子能量分布的准确计算将提高准确性。另外，还构建了电感耦合放电（ICP）实验系统。今年，在2014财年，我们主要致力于为Xenon创建出院模型，该模型有望成为无汞光源中的汞替代品。氙气具有与其他稀有气体和汞相比，由于电流密度增加而导致正柱的收缩更容易。当使用氙气，氩气和霓虹灯对ICP放电试管进行原型，并进行了测试以进行照明时，荧光被发现，就像正常的放电管一样，血浆（社交柱）倾向于收缩。因此，我们进行了计算机模拟Xenon低压排出血浆的收缩，目的是阐明Xenon放电期间正柱合同的物理机制。结果，揭示了氙气正柱的收缩是由中心的电子温度升高引起的，该中心在电流密度的增加中升高，降低了氙离子和电子之间的体积重组速率，从而导致阴性明显的扩散速率，并抑制了正色谱柱的扩散。从该计算机模拟的结果中，为了避免积极的色谱柱收缩，预计中心的气温升高并且电子温度不会升高，从而防止了中心的足够重组，从而防止了明显的扩散速率，从而防止了频繁的频率降低的情况。非常必要的，例如通过天线布置和脉冲RF功率，并开发平面ICP光源。