高電圧非線形伝送線路を用いた高速バーストパルス列による大気圧グロー放電の生成

利用高压非线性传输线通过高速突发脉冲串产生大气压辉光放电

• 批准号: 17740363
• 负责人: 井深 真治
• 金额: $ 2.5万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 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/grant/KAKENHI-PROJECT-17740363/
• 关键词: 大気圧グロー; 非線形伝送線路; 過度グロー放電; グロー・アーク遷移; マイクロギャップ放電; パルスフォーミングネットワーク; 大気圧グロー放電; マイクロギャップ; 過渡グロー放電; 非線形コンデンサ

昨年度の成果により,電極間距離数十〜数百μmの微小ギャップとHeガス流を用いることで,100ns以下程度の高電圧短パルス駆動により大気圧下においても大電力過渡グロー放電の実現が可能であることがあきらかとなった。しかし,過渡グロー放電の維持時間も数10ns程度となってしまい,放電への平均注入電力の増加を実現するためにはMHzを超える高繰り返しパルス印加が必要となり,既存のパワーエレクトロニクスデバイスでは困難な領域となってしまう。そこで,本年度は,チップ型積層セラミックコンデンサを非線形容量として用いた非線形伝送線路により高速バーストパルス列を生成し,MHz帯の高速バーストパルス駆動の可能性を検証した。非線形伝送線路中では,伝搬する高電圧パルスは非線形波動として伝搬し,その波形は孤立波と呼ばれる短パルスへと変化する。非線形伝送線路への入力パルスが,孤立波のパルス幅よりも長い場合,その出力波形は複数の孤立波が連続した高速パルス列となる。この波形整形効果は受動素子である非線形容量と線形インダクタのみで実現できることから,動作繰り返し周波数の上限も高く,弱電分野における高速パルス生成にも利用されえいる技術である。筆者らは,非線形容量としてチップ型セラミックコンデンサを複数個直列で用いる手法を確立し,非線形伝送線路の高電圧化に成功した。本研究で試作した非線形伝送線路は,半値幅40ns,パルス間隔60ns,波高値2kVのパルス列生成が可能である。パルスフォーミングネットワークを利用したパルス電源と微小ギャップ放電負荷との間に,この非線形伝送線路を接続することにより,アーク放電への遷移確率を低減しつつ,放電への平均注入エネルギーの最大値を1mJから1.7mJへ増大させることに成功した。

去年的结果表明，通过在电极和HE气流之间使用数十至数百μm的差距，由于高压短脉冲驱动量约为100 ns，因此即使在大气压下，高功率瞬态发光排放也可以实现。但是，维持瞬态光泽放电的时间也约为数十ns，为了将平均功率注入到放电中，需要高度重复脉冲以上MHz高于MHz，这使其成为现有电源电子设备的困难区域。因此，今年，使用芯片型多层陶瓷电容器作为非线性电容，使用非线性传输线生成高速爆发脉冲序列，并验证了在MHz频段中驱动高速爆发脉冲的可能性。在非线性传输线中，传播高压脉冲作为非线性波传播，其波形变为称为孤立波的短脉冲。当非线性传输线的输入脉冲比单生波的脉冲宽度更长时，输出波形成为多个孤立波的连续高速脉冲列。只有通过被动元件非线性电容和线性电感器才能实现这种波形形状效果，因此，操作重复频率的上限很高，这使得它也可用于弱电场中的高速脉冲产生。作者已经建立了一种使用多个串联陶瓷电容器作为非线性电容的方法，并成功增加了非线性传输线的电压。这项研究中原型的非线性传输线能够产生脉冲序列，其半宽为40 ns，脉冲间隔为60 ns，波高为2 kV。通过使用脉冲形成网络和较小的间隙放电负载在脉冲电源之间连接这种非线性传输线，可以成功地将平均注入能量的最大值从1MJ增加到1MJ，同时降低过渡到ARC放电的可能性。

项目成果

分布定数線路を用いた高周波パルス電源とその大気圧マイクロプラズマ生成への適用

分布常数线高频脉冲电源及其在常压微等离子体发生中的应用

• 发表时间: 2005
• 期刊: 電気学会プラズマ研究会資料 PST-05-100
• 作者: A.Youssef;羽原他;大西幸泰;Y.Takahashi et al.;S.Mitsunobu et al.;Y.Takahashi et al.;Y.Takahashi et al.;S.Mitsunobu et al.;S.Kodama et al.;Y.Takahashi et al.;Y.Takahashi et al.;Y.Takahashi et al.;N.Sakakibara et al.;K.Hattori et al.;S.Kodama et al.;S.Ibuka;S.Ibuka;小椋 健二;古屋 文崇;古屋 文崇;古屋文祟;三上亮;古屋文祟;三上亮
• 通讯作者: 三上亮

マイクロプラズマ生成のための携帯型高電圧パルス電源の製作とその評価

用于微等离子体发生的便携式高压脉冲电源的制造和评估

• 发表时间: 2005
• 期刊: 電気学会プラズマ研究会資料 PST-05-53
• 作者: A.Youssef;羽原他;大西幸泰;Y.Takahashi et al.;S.Mitsunobu et al.;Y.Takahashi et al.;Y.Takahashi et al.;S.Mitsunobu et al.;S.Kodama et al.;Y.Takahashi et al.;Y.Takahashi et al.;Y.Takahashi et al.;N.Sakakibara et al.;K.Hattori et al.;S.Kodama et al.;S.Ibuka;S.Ibuka;小椋 健二;古屋 文崇;古屋 文崇;古屋文祟;三上亮;古屋文祟
• 通讯作者: 古屋文祟

高速パルス放電による大気圧グロープラズマの生成

高速脉冲放电产生大气压辉光等离子体

• 发表时间: 2006
• 期刊: 平成18年電気学会全国大会講演論文集 1
• 作者: A.Youssef;羽原他;大西幸泰;Y.Takahashi et al.;S.Mitsunobu et al.;Y.Takahashi et al.;Y.Takahashi et al.;S.Mitsunobu et al.;S.Kodama et al.;Y.Takahashi et al.;Y.Takahashi et al.;Y.Takahashi et al.;N.Sakakibara et al.;K.Hattori et al.;S.Kodama et al.;S.Ibuka;S.Ibuka;小椋 健二;古屋 文崇;古屋 文崇;古屋文祟;三上亮
• 通讯作者: 三上亮

非線形伝送線路を利用した高速パルス電源による微小ギャップ大気圧グロー放電の生成

利用非线性传输线的高速脉冲电源产生微小间隙大气压辉光放电

• 发表时间: 2006
• 期刊: 電気学会基礎・材料・共通部門大会講演論文集
• 作者: A.Youssef;羽原他;大西幸泰;Y.Takahashi et al.;S.Mitsunobu et al.;Y.Takahashi et al.;Y.Takahashi et al.;S.Mitsunobu et al.;S.Kodama et al.;Y.Takahashi et al.;Y.Takahashi et al.;Y.Takahashi et al.;N.Sakakibara et al.;K.Hattori et al.;S.Kodama et al.;S.Ibuka;S.Ibuka;小椋 健二
• 通讯作者: 小椋 健二

Compact pulsed power generator utilizing mpmlinear transmission line for stable microplasma generation

紧凑型脉冲功率发生器利用 mpm Linear 传输线实现稳定的微等离子体生成

• 发表时间: 2006
• 期刊: Abstract of 3rd International Workshop on Microplalsmas
• 作者: A.Youssef;羽原他;大西幸泰;Y.Takahashi et al.;S.Mitsunobu et al.;Y.Takahashi et al.;Y.Takahashi et al.;S.Mitsunobu et al.;S.Kodama et al.;Y.Takahashi et al.;Y.Takahashi et al.;Y.Takahashi et al.;N.Sakakibara et al.;K.Hattori et al.;S.Kodama et al.;S.Ibuka;S.Ibuka
• 通讯作者: S.Ibuka