| Project/Area Number |
23K22733
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| Project/Area Number (Other) |
22H01462 (2022-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 21010:Power engineering-related
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
熊田 亜紀子 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (20313009)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐藤 正寛 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (40805769)
藤井 隆 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 特任教授 (60371283)
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| Project Period (FY) |
2024-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥17,550,000 (Direct Cost: ¥13,500,000、Indirect Cost: ¥4,050,000)
Fiscal Year 2024: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2023: ¥5,330,000 (Direct Cost: ¥4,100,000、Indirect Cost: ¥1,230,000)
Fiscal Year 2022: ¥7,800,000 (Direct Cost: ¥6,000,000、Indirect Cost: ¥1,800,000)
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| Keywords | 電界計測 / 非侵襲計測 / 電界誘起二次高調波発生 / 放電 / プラズマ / 高電界現象 / 短パルスレーザ / 非線形光学現象 / E-FIG / 電界誘起二次高調波 / 非侵襲 / DC-SHG / EFISH / 電界 / E-FISHG |
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| Outline of Research at the Start |
電界誘起二次高調波発生(EFISHG)による気中電界計測手法は、原理的に高感度出力が期待されるものの、不平等電界の校正法すら確立されておらず、計測法としては現状極めて荒削りな状況にとどまっている。集光位置を動かしながら二次高調波を測定し、逆解析と組み合わせることで、「その場を乱すことなく（非侵襲）に、高い時間・空間分解能で測定できる最も理想的な電界計測法」を確立する。特に、本手法の時間分解能、空間分解能、精度、適用できる放電の種別、測定対象までの距離、など、EFISHGの有する電界計測手法としてのスペックを明らかにしていく。
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| Outline of Annual Research Achievements |
電界誘起二次高調波発生(EFISHG)による気中電界計測手法は、原理的に高感度出力が期待されるものの、不平等電界の校正法すら確立されておらず、計測法としては現状極めて荒削りな状況にとどまっている。集光位置を動かしながら二次高調波を測定し、逆解析と組み合わせることで、「その場を乱すことなく（非侵襲）に、高い時間・空間分解能で測定できる最も理想的な電界計測法」を確立する。特に、本手法の時間分解能、空間分解能、精度、適用できる放電の種別、測定対象までの距離、など、EFISHGの有する電界計測手法としてのスペックを明らかにしていことを目的としている。
ディテクタに到達する二次高調波（SH）は、光路において発生したSHの重ね合わせであるため、その分解が”定量的”な計測には必須である。申請者は、電極系に対してレーザ集光位置を相対的に動かした時のSHGの強度分布を取得し、そこから電界分布を逆に求める手法を提案している。より安定な逆計算プログラムを開発するとともに、SHの位相情報をも実験的に取得することで、より安定に逆計算を行える着想を得、予備実験によりその効果の検証を行った。
また、フィラメンテーション生成時における自己偏光回転現象のレーザパラメータに対する依存性の把握をおこなった。さらに、EFISHGは、放電電荷を含むラプラス場への適用が強く期待されることから、フェムト秒パルス光やナノ秒パルス光による放電空間への影響を把握していく必要がある。直流グローコロナ、イオン流場など各種放電を対象に測定を行い適用可能性を検証した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
フィラメンテーション生成時における自己偏光回転現象のレーザパラメータに対する依存性の把握、フェムト秒及びナノ秒パルス光による放電空間への影響の把握に関しては、順調に実験データを積み重ね、相応の知見を得ている。
ディテクタに到達する二次高調波（SH）は、光路において発生したSHの重ね合わせであるため、その分解が定量的な計測には必須である。電極系に対してレーザ集光位置を相対的に動かした時のSHGの強度分布を取得し、そこから電界分布を逆に求める手法の開発をおこなってきたが、SHの光強度分布からだけでは、解の一意性が保証されていないため、異なる解に収束してしまう事例が解決すべき課題であった。
SHの位相情報をも実験的に取得することで、より安定に逆計算を行える着想を得、予備実験を行うまでに至った。
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| Strategy for Future Research Activity |
従来は測定されていなかった二次高調波の”位相”情報までも測定する、すなわち測定パラメータを一つ増やすことで、より正確なSH発生の状況が得られることがわかった。今後は、この位相の情報を徹底的に活用することで、より高度な（精度の向上が第一ステップであるが、感度、空間分解能や時間分解能の向上など他の評価軸の向上も含めて）電界計測手法へと飛躍させていく予定である。
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