1998 Fiscal Year Annual Research Report
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09450024
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| Research Institution | Hokkai-Gakuen University |
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Principal Investigator |
朝倉 利光 北海学園大学, 工学部, 教授 (70001188)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岩井 俊昭 北海道大学, 電子科学研究所, 助教授 (80183193)
原田 康浩 北見工業大学, 工学部, 助教授 (80198928)
高井 信勝 北海学園大学, 工学部, 教授 (30001340)
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| Keywords | 光放射圧 / 動的光散乱 / ブラウン運動 / フラクタル凝集体 / Fokker-Planck方程式 / 一般化Lorenz-Mie理論 / 後方散乱エンハンスメント / Monte-Carloシミュレーション |
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| Research Abstract |
1. 光放射圧下微粒子分散系の動特性の実験計測とシミュレーションー短波長・多重散乱効果を考慮した特性解析
倒立型システム顕微鏡に新規購入の多縦モードアルゴンイオンレーザー光源を組み込み,照射レーザー光波長を選択可能な実験装置を完成し,ポリスチレン標準球を用いた実験を行い,レーザー光照射にともなう分散溶液中の微粒子の運動形態変化について次の結果を得た.
(1) 昨年度得た微粒子分散系の動特性に関する照射レーザー光の効果は,同一の照射レーザー光パワーでも短波長である程,その運動形態変化が顕著である.
(2) Fokker-Planck方程式と一般化Lorenz-Mie理論の組み合せによる計算機シミュレーションの結果,実験により観察された特徴的な微粒子運動ならびに照射光波長依存性を正当に表現できる.
(3) 重力との関係により,照射レーザー光のビームウエスト近傍に複数の微粒子がクラスター状に凝集して全体としてゆっくりとしたブラウン運動を行う場合がある.
2. 放射圧下微粒子分散系の光散乱特性の実験計測とシミュレーション
放射圧下微粒子分散系からの動的および静的散乱光の特性を,散乱光強度のゆらぎの時間相関関数の形状,相関時間,散乱光強度分布の空間分布を評価指標として実験ならび計算機シミュレーションによって調べ,以下の結果を得た.
(1) 相関関数は動的光散乱法の理論から得られる単一負指数関数ではなくなる.
(2) 相関関数の形状変化は,1.微粒子径が大きい,2.照射レーザー光のパワーが大きい,3.照射レーザー光の波長が短い程顕著となる.
(3) クラスター状に凝集した微粒子からの散乱光には,後方散乱方向で散乱光強度が特異的に高くなる“後方散乱エンハンスメント"が観察される.
(4) 後方散乱光強度分布の空間分布(傾き)と微粒子凝集体のフラクタル次元に関係があり,後方散乱光強度の空間分布を測定・解析することによって微粒子凝集体のフラクタル次元を決定できる.
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Research Products
(9 results)
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[Publications] T.Iwai: "Coherent backscattering of light from a polydisperse random medium as a model of fractal aggregations of particles" Proceedings of SPIE. 3252. 90-98 (1998)
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[Publications] Y.Harada: "Computer simulation of dynamics and light-scattering properties of Brownian parti-cles under the laser radiation pressure" Proceedings of SPIE. 3252. 99-106 (1998)
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[Publications] K.Ishii: "Optical free-path-length distribution of in a fractal aggregate and its effect on enhanced backscattering" Applied Optics. 37(21). 5014-5018 (1998)
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[Publications] K.Ishii: "Experimental study on the backscattering enhancement of light produced from fractal aggregates of particles" Journal of Optoelectronics・Laser. 4(Suppl.). 365-367 (1998)
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[Publications] K.Ishii: "Correlation properties of light,backscattered multiply from fractal aggregates of particles under Brownian motion" Journal of Biomedical Optics. 4(2). 1-6 (1998)
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[Publications] Y.Harada: "Dynamics and dynamic light-scattering properties of Brownian particles under the laser radiation pressure" Journal of the European Optical Society A:Pure and Applied Optics. 7(5). 1001-1012 (1998)
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[Publications] T.Iwai: "Enhanced backscattering of light from a fractal aggregate of particles -Empirical laws by Monte Carlo simulations and experiments-" Proceedings of the 19th Topical Meeting of the European Optical Society “Electromagnetic Optics". 49-50 (1998)
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[Publications] T.Iwai: "Depth estimation of an absorbent embedded in a dense medium using diffused wave reflectometry" Abstracts of 5th International Conference and Euroconference OWLS V “Biomedicne and Cultrue in the Era of Modern Optics and Lasers". ThB06-ThB06 (1998)
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[Publications] T.Iwai: "Particle sizing based on enhanced backscatterings of light from dense disordered media" Proceedings of International Conference of Optics & Optoelectronics ICOL-98 “Optics and Optoelectronics-Theory,Device and Applications-". 1012-1016 (1998)
