1992 Fiscal Year Annual Research Report
粒子・微粒子のレーザ光束によるマニピュレート技術の開発に関する基礎研究
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03045049
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| Research Institution | Ibaraki National College of Technology |
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Principal Investigator |
清水 勲 茨城工業高等専門学校, 機械工学科, 教授 (80042464)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
BRITON Jean INSA de Rouen, エネルギシステム科, 助手
LE TOULOUZAN INSA de Rouen, エネルギシステム科, 講師
MAHEU Bruno INSA de Rouen, エネルギシステム科, 講師
GREHAN Gerar INSA de Rouen, エネルギシステム科, 研究主任
GOUESBET Ger INSA de Rouen, エネルギシステム科, 教授
市毛 勝正 茨城高専, 電子情報工学科, 助手 (50223095)
高原 淑恵 茨城高専, 電子情報工学科, 講師 (50216777)
四王天 正臣 茨城高専, 電子情報工学科, 助教授 (90206045)
斎藤 保夫 茨城高専, 工業化学科, 教授 (10005374)
山本 信雄 茨城高専, 電気工学科, 助教授 (70042489)
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| Keywords | レーザ光圧力 / 光トラップ力 / 粒子の非接触マニピュレート / 光バリア / クリーンルーム / 液中粒子のマニピュレート / 光走査 / 微粒子 |
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| Research Abstract |
日仏両研究機関の研究者が共同研究と推進した結果,粒子・微粒子の遠隔操作に関して以下のような知見や研究成果が得られた。
1)大気中1.5W収束光でポリスチレン球単分散粒子,1μm,2μm直径粒子はレーザ収束点附近で非常によくトラップされ,収束点前後では光照射方向に粒子は飛翔する。5μm程度以上の粒径ではトラップ力,光圧力共に減少し,レーザ光による遠隔操作性能が低下することが実験的に明らかにされた。そしてこれらの粒子に対する光バリアの形成条件が明らかになった。
2)レーザ光の収束角等の照射条件を変えると粒子径ごとに働く光圧力の大きさが著しく異なり,細かな粒子径の差を光圧力で篩分けできる可能性がMie散乱による光圧力と粒子挙動のシミュレーション結果から,新たに明らかになった。
3)光照射方向と逆進する粒子の挙動は粒子径や粒子形状の差によって生ずるものではないことが実験的に明らかになった。
4)収束光による粒子トラップや光圧力による粒子移動実験では入射光のガウス分布がしっかりと保たれているか否かが実験結果に重大な影響を与えることが明らかにされ,レーザ光による粒子マニピュレート技術の最重要留意点は光束のガウス分布強度を保っことであることが,理論的にも実験的にも明らかにされた。
5)液中生体細胞の光マニピュレートで熱的損傷を生体細胞に与えないための光走査条件の一部が明らかにされた。
6)すす粒子の光圧力及び熱泳動によるマニピュレートの可能性とすす粒子の空間分布の画像計測の検討がなされ,極微粒子の光マニピュレートと計測に関する新しい研究分野が拓かれた。更に調査研究で「どの寸法領域の粒子まで量子現象が直接観測可能か」という新たな重大な研究課題がでてきた。
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[Publications] Isao SHIMIZU: "Elimination and manipulation of small particles suspended in the atmosphere by laser beam" Proc.of the 11th International Symposium on Contamination Control,International Confederation of Contamination Control societies.11. 479-484 (1992)
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[Publications] 清水 勲: "大気中微粒子のレーザ制御と粒子挙動" 第53回応用物理学会 学術講演会 講演予稿集. AP92112400. 1185-1185 (1992)
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[Publications] 清水 勲: "大気中浮遊微粒子に対するレーザ光バリア" 第40回応用物理学関係連合講演会 講演予稿集. (1993)
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[Publications] Isao SHIMIZU: "Size Sieving of particles by radiation pressure" 3rd International Congress on Optical Particle Sizing. 3. ACCEPTEAL (1993)
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[Publications] Gerard GREHAN: "Comparison of the diffraction theory and the generalized Lorenz-Mie theory for a sphere arbitrarily located into a laser beam" Optics Communications. 90. 1-6 (1992)
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[Publications] K.F.REN: "Localized approximation of generalized Lorenz-Mie theory:faster algorithm for computotion of beam shape coefficient g^m_n." Particle and Particle Systems characterization. 9. 144-150 (1992)
