レーザー誘起格子を用いた高温燃焼ガス温度測定法の開発

• Project/Area Number: 16K18035
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Thermal engineering
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: 山口 祐 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 研究員 (80612176)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2018: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000); Fiscal Year 2017: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2016: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
• Keywords: レーザー誘起格子 / 燃焼 / 温度 / 熱工学 / 計測工学 / レーザー誘起回折格子

Outline of Annual Research Achievements

本課題では、レーザー誘起格子分光(LIGS)法を用い、1000°C超の高温域での燃焼過程の高速かつ高精度な温度測定法を開発することを目的とする。平成28年度では、H2O分子・OHラジカルの吸収帯の調査および波長と光学幾何配置による格子生成条件の検証を実施した。さらに、当該波長に適合したパルスレーザーによるLIGS測定系の設計およびレーザー格子集光光学系のパルスエネルギーに関する基礎測定を行った。平成29年度では、ポンプ・プローブ光の共焦光学系の最適化、回折光の発生条件の同定を進め、LIGS測定の実現を図った。さらに、ポンプレーザーのビーム形状・交差位置の評価および誘起格子の安定化を進め、測定分解能を向上に取り組んだ。平成30年度では格子間隔の調整による減衰周期の相関関係を調べるための検出系の構築に取り組んだ。
具体的には、前年度に設計した900nm付近の吸収帯でポンプレーザーの交差および回折光の光学系から検出素子の迷光低減と高速ディテクタの受光位置の調整からS/Nの向上を図った。また、ポンプレーザーのトリガ信号を信号を取得する高速オシロスコープと同期して連続してプローブ光の減衰信号を記録できるようにソフトウェアを改良した。これらを用いて、LIGS生成におけるポンプ光の入射角度とH2O分子の吸収における格子の減衰周期の関係性の基礎データを取得した他、LIGS測定システムの分解能、温度測定範囲について推定した。