時間変化する高気圧熱プラズマの基礎と応用

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  • Fundamentals and Applications of Time-Dependent High-Pressure Thermal Plasmas
  • ジカン ヘンカ スル コウキアツ ネツ プラズマ ノ キソ ト オウヨウ

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本解説では,「時間変化する高気圧熱プラズマの基礎と応用」について解説・紹介する.ここで高気圧とは数10kPa程度から数MPa程度を指し,数kW〜数GW級のアーク・熱プラズマを対象とする.高気圧熱プラズマ内では,電子-分子間衝突による電離・解離反応とともに,原子-分子,分子-分子,原子-原子など重粒子同士衝突による反応が優位に生じる.それとともにプラズマの温度および電子密度などを決定する時間スケールが,これらの反応と拡散・対流などの現象により決定される.時間変化する高気圧熱プラズマを応用する例はいくつかあり,例えば,大電流を遮断するスイッチングアークがある.そこでは室温程度の分子ガスとアークとを相互作用させながら,電子電流に対する導電性を数マイクロ秒程度で失わせる制御技術である.最近では高気圧熱プラズマの材料プロセス応用として,熱プラズマに意図的に過渡変動を生じさせ,温度・ラジカル密度の時間コントロールさせて,熱的・反応論的非平衡効果を熱プラズマにも導入する手法も考案されている.本解説では,これらの時間変化する高気圧熱プラズマ・アークについて,主に特性時間の観点から簡単にまとめている.

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