2009 Fiscal Year Annual Research Report
マイクロ波選択加熱を使った非平衡動的過程のIn-Situ計測実験研究
| Project Area | Microwave-Excited, High-Temperature Thermally Non-Equilibrium Reaction Fields |
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| Project/Area Number |
18070004
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| Research Institution | National Institute for Fusion Science |
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Principal Investigator |
佐藤 元泰 National Institute for Fusion Science, 連携研究推進センター, 教授 (60115855)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
巻野 勇喜雄 大阪大学, 接合科学研究所, 准教授 (20089890)
西野 信博 広島大学, 工学研究科, 准教授 (70243590)
福島 英沖 核融合科学研究所, 豊田中央研究所・福島特別研究室, 主任研究員 (40394457)
岡島 茂樹 中部大学, 工学部, 教授 (90113084)
佐野 三郎 産業技術総合研究所, サステナブルマテリアル部門, 主任研究員 (20357164)
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| Keywords | 低エネルギーフォトン / エネルギー経路 / 非平衡加熱 / マイクロ波選択吸収 / マイクロ波励起超音波 / 構造相転移 |
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| Research Abstract |
最近の研究の急展開によって、マイクロ波加熱は、電磁波の電場・磁場成分の選択的効果、ミクロンオーダーの結晶から数十ナノの結晶への転移、スピノーダル分解による微視的な層構造の形成、低温迅速焼結など、これまでの熱平衡過程では説明できない非平衡現象が見いだされている。電磁波から物質系へのエネルギー伝達過程で、どのような集団運動が励起され、それがいかに緩和し、反応を進めるかという課題として、理論と実験の両面から研究を推進している。
理論仮説:GHz～THz帯の電磁波は物質の微構造に較べて格段に波長が長いため、物質の荷電粒子中にコレクティブな集団運動を励起する。このK～Oのコレクティブな振動は、粒界や欠陥などの不連続性があると、この不連続の長さ程度の波長、すなわち有限な波数kに分解される。また、電子が加速されその電子が制動輻射によって放出した波動を別の電子が吸収し再放射する過程の繰り返しによって、コヒーレントな源振動は高次のスペクトラムに分解してゆく。これらの、波長と周波数が高次のスペクトラムに分解する過程で、その波動が物質と共振すると、例えば、超音波が十分に増幅され、結晶格子などの微構造にKineticな力による非平衡な現象を生み出す。
実験:この共振を検出する実験を行っている。マイクロ波加熱中に、THzレーザーおよび炭酸ガスレーザーを試験体に照射して、コヒーレントな電子の運動によって生じるドップラー散乱を計測する。ピエゾ素子を試験体として光学系の調整を進め,理論的に予想される0.1nm程度の振幅の計測に必要なS/N比で、検出できるめどが立った。22年度は計測実験を進め、理論を検証する。
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