11/6(土)・7(日)に長崎県佐世保市にて、「第37回九州・山口プラズマ研究会」という研究会に参加、講演してきました。九州と山口県のプラズマ研究者の集まりでした。 中国地方のセンター広島県出身の立場からすれば、「山口取るなよ～」ですけど。

https://annex.jsap.or.jp/kyushu/sympo/sympo_211106.html

　コロナで会議関係はオンラインばっかりだったので、通常の口頭講演は久しぶりでした。まあ、毎日授業で90分しゃべってはいますが。

　佐世保へは、鳥栖駅まで出てから特急に乗り換えていきました。生まれたときには新幹線は既にあり、広島県には在来線の特急はなくなっていました。そのため在来線特急に乗ることは、結構楽しみなのです。

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　これまでの研究人生、「電気化学」とか「プラズマ」とか、学際的な分野を渡り歩いてきました。いずれも従来からの伝統的な自然科学分野の縦割りでは、分けにくい分野です。そしてこれら分野に共通するのは、「人気がない」ということです。

　偏屈な人でない限り、化学科の人は化学、物理科の人は物理、電気科の人は電気、というように、各科分類が容易にイメージできる研究分野が人気です。

　高等教育は、研究室に入ってからの生活が本番です。クラス単位の座学は序章でしかありません。ただし研究分野の選択は、その序章の段階で行われます。ですから研究分野によっては、それまで学んだことのないようなことがたくさん出てきます。

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　夏季休講最終日の本日は、佐賀県工業技術センターにラマン分光(Raman spectroscopy)測定に行きました。夏季休講中といっても、教員はぜーんぜん休みではないのは先に述べた通りです。

　先日SAGA-LSで熱処理&測定した試料を、今度はラマン分光測定です。SAGA-LSで行った光電子分光は、対象原子と結合する原子(主として第一隣接原子)間の結合エネルギー(binding energy)を測定し、その変化から対象原子の化学結合状態ひいては試料の化学構造を考えていくものでした。

　これに対してラマン分光法は、もっと大きなスケール、すなわち対象分子やその集合構造の幾何学的対称性から化学構造を考えていきます。

　どちらも分光法(spectroscopy)というくくりでは一緒ですが、試料に与えるエネルギーとその結果出てくるエネルギーの大きさが違います。専門的に言いますと、電子励起と振動励起の違いです。各測定法には長所もあれば短所もありまして、一つの測定法だけでは分からないことや見えないことがありますので、複数の手法を用いて複眼的に研究を進めていくのです。

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　本日は共同研究打ち合わせのため、九州大学の伊都キャンパスに古閑一憲先生を訪ねました。実は私、九州大学はこれまでの人生で一度も訪れたことはありません。行ったことがないうちに、箱崎から伊都キャンパスに移転していました。

　さて、大牟田から西鉄電車に乗り天神へ。天神から直通の急行バスに揺られて到着です。まあまあ遠いですね。

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　今週一杯は、SAGA-LSで泊まり込み実験です。休講期間中は実験のチャンスです。コロナのご時世で予定変更を重ねまして、ようやく実験に辿り着けました。前回の実験の続きです。ホント、難しいご時世です。ご時世で学生さん達の同行はできないので、前回と同様に有明からは私一人です。残念。

　上の写真は実験中のものです。真空チャンバー中に試料を入れて、手前右の電源から電流をたくさん流して600°Cで加熱しています。専門用語では、焼き鈍しの意である「annealing」(アニール)と言います。電流を流すと熱くなるのは、大丈夫ですね。

　「600°Cって、燃えるじゃん!!」と思ったそこのアナタ、大丈夫です。真空チャンバー中は真空度が10^-5～10^-6 Pa台に真空引きされていますので酸素はありません。酸素(助燃剤)がなければ燃えません。大気圧は1013 hPa ≈ 10^5 Paですから、大気よりも11桁空気が薄くなっています。高地トレーニングとしてはちょっとキツすぎますね。

　また、真空は優れた断熱材でもあるので、試料は600°Cにしていてもチャンバー自体は熱くはありません。すこーし暖かいかなというくらい。熱は、伝えるもの(空気とか金属とか)があるから熱いのです。

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　科学研究費補助金、すなわち科研費をとりあえず書き終えました。秋と言えば、次年度科研費申請の季節です。文部科学省傘下の日本学術振興会(学振、JSPS)が取りまとめている、研究に関する国家予算制度の一つですね。

　私、英訳でprofessorと言う肩書きが付く准教授(associate professor)なので、研究者でもあります。学生さん達の中には、卒業研究でかかる諸経費は学校から全て必要なだけ出ていると思っている人が多いです。

　「そんな訳、99%ありません!!」です(※多少は出ているので100%にはしません)。

　高専だけ? いや、どこの高専、大学でもそうですよ。

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　前回の続きです。ベーキングが無事終わり、PA-PECVD装置が組み上がりました。

　↓の写真は装置の一部である、イオンゲージ(ionization gauge)です。gaugeとは計器一般を指しますが、ここでは真空計を意味します。イオンゲージは正式には、「B-Aゲージ (Bayard-Alpert hot cathode ionization gauge)」と言います。

　真空度(圧力)は真空計で測ります。「そんなん当たり前じゃーん!!」なんではございますが、実は真空度により真空計は複数使い分けなければなりません。と言いますのも、真空計ごとに正しく動作する圧力領域が異なるからです。大気圧(10^+5 Pa)から10^-1 Pa台くらいまでは「ピラニゲージ (pirani gauge)」、10^-1～10^-4 Pa台くらいまでは「ペニングゲージ (penning gauge)」、そして10^-4 Pa台くらいより下は↑のイオンゲージという風にです。今回の装置にも4種類揃っています。えっ? 3つしかないじゃん。ええ、もう一つ、「キャパシタンスマノメータ (capacitance manometer)」という、ペニングゲージとほほ同じ領域ですが、より精密に測定できる真空計を実際の実験条件制御用に備えています。キャパシタンスマノメータという名前は知らない人も多いと思いますが、代表的な商品名「バラトロン (Baratorn)」は有名です。

　さてこのイオンゲージ、測定範囲より高い圧力のときにスイッチONすると、フィラメントが焼き切れて壊れてしまいます。フィラメントのスペアは結構高いので、この業界では「怒られる定番ネタ」の一つです。フィラメントは細くて、↑の写真ではピントが合わずに見えにくいですが、手前の高さが異なる2つのカギ(L)型電極の間に垂直に繋がっています。

　今回新しく計器をセットアップするに際して、採用した在庫品のは切れていたので、新しく付け替えました。しかしこの作業、細かくて慎重を要するので、結構手間がかかりました。

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　有明はまだ雨が続きますね。そんな中、私はただいま東北大学@宮城県仙台市にて、プラズマCVD (plasma-enhanced chemical vapor deposition, プラズマ化学気相成長法)装置を組み立てています。↓の写真がその装置で、昨日組み上がりました(※正確には、組み上がる直前の写真)。

　中央のチャンバー内に基板を入れて、内部を真空にし、その後適当なガスを適当な圧力分入れます。そして放電させてプラズマを生成します。プラズマ中でガス分子は分解されます。分解されたガス分子は基板上に堆積して、膜を形成します。

　作っている装置は、「光電子制御プラズマCVD (PA-PECVD)」というプラズマCVDの一種で、オリジナル装置です。これでダイヤモンドライクカーボン(DLC)という炭素膜をつくって、その物性を評価する研究を行っています。

　電気に何の関係があるかって?　プラズマは、高電圧放電の応用の一つです。また作られるDLC膜は誘電体材料であります。DLCは、ハードディスクや金型の表面コーティング材など、既に幅広く用いられている材料です。私はDLCの誘電性に着目して、まあ、いろいろやってきたわけです。

　電気だけでなく、物理や化学の知識も要ります。色々勉強できますし、多方面に顔も利くようになりますので、研究内容を気に入ってはいます。

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