OPMS(Optical Pressure Measurement System)による希薄気体流の計測

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08650227
• Research Institution: Meijo University
• Principal Investigator: 藤本 哲夫 名城大学, 理工学部, 教授 (00023028)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 新美 智秀 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (70164522)
• Keywords: 希薄流体 / 圧力計測 / 光学的計測 / 誘起蛍光

Research Abstract

有機蛍光物質の蛍光強度が、酸素による消光現象により弱くなることを利用した圧力計測法の開発を行った。本研究においては蛍光物質として白金オクタエチルポルフィリンとフタロシアニンの誘導体を採用し、酸素透過性シリコンポリマーを担体として感圧塗料を作り、それらの光学的特性を実験的に明かにした。実験は塗料を塗布した資料を真空室に入れその圧力を10^<-3>〜760Torr、資料温度を30〜80℃に保ち、Xeランプを光源として波長390nmの紫外光を照射し、CCDカメラにより蛍光強度(650nm)を測定した。
本研究において得られた結果は以下のようである。
1.圧力Pにおける蛍光強度Iと参照圧力P_<ref>(ここでは大気圧とした)における蛍光強度I_<ref>との比はほぼStern-Volmerの関係式を満足するが、塗料膜厚を考慮すると、圧力比P/P_<ref>の2次関数となる.しかし、2次の項の係数は非常に小さい。また、P/P_<ref>>0.2の範囲では温度への依存性は小さい。P/P_<ref><0.1の範囲ではStern-Volmerの関係式は満たされない。この範囲ではdI/dPが大きく、つまり感度が高く低圧領域における感圧塗料の有効性を示唆している。
2.蛍光強度の温度依存性はかなり大きく温度が上がるにつれて蛍光強度は弱くなる。しかし、圧力比P/P_<ref>>0.1ではI/I_<ref>とP/P_<ref>の関係はほとんど温度に依存しない。これは10^<-2>〜10^<-3>Torrという低圧状態においても、温度上昇にともない蛍光強度が低下することを考えると酸素消光現象よりは、基底状態の蛍光分子の数の減少によるものと考えられる。
3.蛍光強度の経時変化はかなり大きく、PtOEPの24時間で約80%、フタロシアニンでは約60%に減少した。絶対強度は低下し測定精度は低下するが、任意の経過時間におけるI/I_<ref>〜P/P_<ref>の関係は変化しない。

Research Products

• [Publications] 藤本哲夫、 村西信紀、 石原厚: "感圧塗料による圧力場の計測" 流体熱工学研究. 32. 51-57 (1997)
• [Publications] 藤本 他9名(日本機械学会編): "原子・分子の流れ(希薄気体力学とその応用)" 共立出版, 226 (1996)