1オープンラボ
プラズマ環境プロセス研究室
2024/2/19 実施
⼯学部A棟4階26室前

プラズマ環境プロセス研究室
2023年度
教員
秘書

3名
1名

⼤学院⽣
博⼠ 2名
修⼠ 7名
学部

＊教員2名は北⼤出⾝ではない＊機械系出⾝でもない・3年まで真⾯⽬に勉強してなかったとしてもやる気があれば⼤丈夫！
・機械系の科⽬以外の新しいことをやりたい⼈も歓迎（留学⽣1名）（留学⽣1名）

4名

ゼミや輪講はプラズマ材料
⼯学研究室Aと共同で実験系の研究が中⼼所属学会：

応⽤物理学会、プラズマ核融合学会等

全く余談だけど宇宙⾶⾏⼠の⽑利衛さんは昔、プラズマ（⾼電圧）の研究室の助教授だったらしい

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本⽇説明する⼈

⽩井 直機

1980年生まれ。福島県会津若松市出身。
1999年4月-2003年3月 東京工業大学 工学部 電気電子工学科
2003年4月-2008年3月 東京工業大学 大学院 理工学研究科 電気電子工学専攻
2007年4月-2009年3月 日本学術振興会特別研究員 (DC2-PD資格変更)
2009年4月-2016年3月 首都大学東京 助教
2016年4月-現在
北海道大学 准教授
研究テーマは主に“プラズマ応⽤”

5歳と3歳の幼児の⼦育てで疲弊中・・
全く余談だけど宇宙⾶⾏⼠の⽑利衛さんは昔、プラズマ（⾼電圧）の研究室の助教授だったらしい3

腹筋ローラハーフマラソン
東⽇本国際親善マラソン

⽩井：⾃⼰紹介中
4

季節問わず
毎週7kmラン継続中
雪道は冬⽤靴で毎⽇ひざコロ50回
最近、⽴ちコロも20回できるようになった
独⾝・助教時代は毎週5-6km学⽣と⾛っていた⽩井：⾃⼰紹介中稲垣

慶修 (Yoshinobu Inagaki)

1994 ⽣まれ。茨城県つくば市出⾝。
2014-2018 北海道⼤学 機械知能⼯学科
2018-2023 北海道⼤学 量⼦理⼯学専攻2023 北海道⼤学触媒科学研究所
2023/10 ‒ 現在 量⼦理⼯学専攻助教

プラズマを⽔にあててみたり、、レーザーをあててみたり、、、 プラズマの中に⽔を⼊れてみたり

プラズマを触媒にあててメタンをつくってみたり、、

居室・実験室
居室：⼯学部A棟4階 64室65室
教員室：⼯学部Ａ棟4階 27室26室
居室：⼯学部Ｎ棟203室
実験室：⼯学部Ｎ棟201-202室
居室：ＭＨＤ棟３階 Eb-301
実験室：ＭＨＤ棟2階 Eb-201-202

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Ａ棟4階 27室

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⼯学部Ｎ棟203室

⼯学部Ｎ棟201-202室

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例：レーザーを⽤いた実験等

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ＭＨＤ棟３階 Eb-301

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ＭＨＤ棟2階 Eb-201-202

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実験装置は豊富
例:2000万円クラスのレーザーが3台とか・⾼額なレーザー装置、計測機器、プラズマ⽣成装置等
多数所有
・⽇本国内のプラズマ応⽤の研究室では屈指の研究環境
・半導体事業の会社からも⼈気
しかし、、、機械知能⼯学科では不⼈気。。
その原因は・・・
機械系ならロケットやロボットをやりたい気持ちもわかるが・・注：研究室不⼈気の原因との相関は現在のところ確認できていません。

SSK教授

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講義のイメージ
プラズマ物理、電気電⼦回路
怖い？ 厳しい？ 落単に容赦ない？
絶対に過去問と同じものは出さない？？
だがしかし待ってほしい！！
＊⼤学の先⽣の講義のイメージは極々⼀部に過ぎない研究に関しては⾮常に著名！
光計測、プラズマ分光学、レーザー診断では特に著名
多数の論⽂出版、外部資⾦獲得

海外研究者との共同研究も多数

科研費のサイトで調べてみよう（教員の過去の採択課題がわかるサイト）

・現在、2名の留学⽣
インド（博⼠）、フィリピン（修⼠）
・次年度、ドイツからポスドク

札幌で2000⼈規模の国際学会(2019年開催）を主催したことも！

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18
・学部、修⼠で卒業する場合は、どの研究室でも問題ない（と思う）
先⽣や先輩の雰囲気で決めてもいいと思う（成績が悪くて選べない⼈は運命に委ねる）

ちゃんと研究して、卒論・修論を書けば卒業できる（はず）
就職先は特殊な分野を除いて機械系の就職枠からいける
研究室の専⾨は就職先とはほぼ関係ない（場合が多い）

・博⼠まで進学を考える場合は、研究室の論⽂数(Journal, Letter)や研究費の獲得状況、研究環境を⾒ておいた⽅がよいだろう

学⽣作成資料より

研究室生活（B4）• 研究の進捗報告（週1回）

新たな実験報告と考察があれば発表して、先生方や他のメンバーからアドバイスをもらう• 輪講（週1回）

研究に関わる論文、教科書を読み、その内容を分かりやすくス
ライドにまとめて説明を行う• 院試勉強（～8月）

大体の人が修士に行くので、B4はまず院試勉強をメインに行う• 研究（～2月）

多くの人が院試が終わってから研究を始める
時間のかかる研究の場合、はやめに始めることもある• 卒論発表（2月）B4において一番大切な行事
早めに進めておかないと、徹夜する羽目になる

学⽣作成資料より

研究室生活• コアタイム• 環境• 院試（一応）10:00～17:00ということになっているが、進捗さえあれば問題ない＝フレックスタイム制

全員に机・デスクトップPCが与えられる
A4-64がB4と秘書さんの部屋で、冷暖房完備
勉強・研究・休憩などいつでも使い放題
過去問は過去12年分が保管されている
傾向や対策も先輩からいつでも聞き放題

学⽣作成資料より

進路• 機械系の研究室と変わらず就職先は豊富
主な就職先
RAPIDUS, KIOXIA(旧東芝メモリー), 日本製鉄, 三菱電機, デンソー,東芝, 東京エレクトロン, 住友電工, 北海道大学etc.

• 現在、博士課程も3人おり、博士課程へ進むアドバイスも多く受けることが可能
佐々木先生（教授）が世界的にも有名な教授であるため、博士課程修了後の道（希望すれば研究職）も豊富＊空前の半導体ブーム
半導体プロセスにプラズマは欠かせない！

今年の博士卒、博士卒予定者 2名はRapidusに就職

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プラズマとは？

⽂科省：⼀家に⼀枚未来をつくるプラズママップ

より

プラズマ
‟機械宇宙“という⾔葉は魅⼒的。
東⼯⼤も以前、機械宇宙コースがあった(今も？)。
「宇宙」ってつけるだけで、⼈気になるとある先⽣が⾔っていた。
（実際そこまで宇宙が関係なくても。）
それならちょっと待ってほしい。。。
宇宙の９９％は何でできている？？？
→プラズマです。

23⽂部科学省

未来をつくるプラズマポスター

⽂科省：⼀家に⼀枚未来をつくるプラズママップ
りよ27

28

Plasma jet

ヘリウムガスとネオントランス（8000円）程度の電源で⽣成可能医療への応⽤等も最近⾏われている
出展

Plasma Chemistry and Plasma processing

plasma medicine

26, 4

今後、医療現場等、様々な分野での応⽤の可能性が期待される。

29

当研究室でも今年度北⼤医学部と⼀緒に電気メスの研究を実施

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2022年の卒論より

プラズマの発光から様々な情報を引き出す！
光らないものはレーザーで光らせることも！

実験結果（温度推定）
発光384~387nm

4589nmNa

Intensity [arb. units]

8 10

46 10

4

4 10

4

2 10382nm
357nm
NH568nm

484.nmHβ↓0300 350 400 450 500 550 600 650 700
length [nm]95000

656.3nmHα線Hα↓
Electron Temparature [K]51 104000
3000
2000
1000

Cut average
Coag average

0234

Cutモードは出力によらず4000K程度でおおよそ一定
Coagモードはばらつきが⼤きいが出⼒に伴って2000~3000Kの範囲で上昇傾向

56Power [W]7832

レーザー誘起蛍光法を⽤いたOHラジカルの密度分布計測
N. Shirai et al., Plasma Sources Sci. Technol.
30 125012 (2021)

Two helium flows arecrossed each other.

LIF（レーザー誘起蛍光法）による
OHラジカル密度分布計測
0250[arb. unit]

0250[arb. unit]

Discharge
columnHe

レーザー

He1 mmFront viewN. Shirai et al., IEEE Trans. Plasma Sci. 36 960 (2008)
N. Shirai et al., Appl. Phys. Express 2 076001 (2009)

Side view

OH density distribution

Heガスを交差させて直流電圧を印可 → 交差ガス流に沿って放電形成
交差部下流にもOHラジカルが輸送・生成されていることをLIFで確認

理学部
触媒研

永⽊研究室
⾼草⽊研究室33

プラズマを利⽤した有機合成の共同研究も進⾏中Plasma liquid interaction
Water

NitrogenAmmonia+

Inorganic
synthesis

Water

Hydrogen

BenzeneOrganicsynthesis

PhenolMethaneMethanolDC voltage operation様々なプラズマの実験を実施中！
例：液体とプラズマ

Electrolysis using
plasma liquid interaction,

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多種多様なプラズマの研究を実施中！

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コロナ過も過ぎ徐々に課外活動再開。
2023年夏開催

ジンパ（プラズマ材料と合同）

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37
教授の還暦を祝う！

プラズマ分光学、レーザープラズマ診断を佐々⽊先⽣から学ぶチャンスも僅か！？

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過去にもいろいろ定⼭渓で追いコン

普通の飲み会
通称：ジンパ39
その他の情報は研究室ホームページ
⽩井の個⼈ページ等も参照してください

北⼤プラズマ40

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