2017 Fiscal Year Annual Research Report
Development of isotope analysis method using supersonic plasma wind tunnel and spectral resolution enhancement by low-temperature plasma
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16K14542
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| Research Institution | Japan Atomic Energy Agency |
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Principal Investigator |
桑原 彬 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 バックエンド技術部, 技術・技能職 (50732418)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 同位体分析 / レーザー分光 / 超音速プラズマ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
１）前年度から引き続き、半導体レーザー吸収分光法を用いてアーク加熱プラズマ風洞の気流診断（温度・流速）を実施した。次に、開発した手法及び装置のデモンストレーションのため、プラズマ化が容易なキセノン安定同位体（気体）に適用し、分析精度と検出感度を評価した。（なお、本成果については、Journal of Analytical Atomic Spectrometryに投稿し、掲載が決定した。）
２）波長軸上における同位体スペクトルの分解能は、プラズマ中の中性粒子の並進温度（ドップラー広がりによって各スペクトルが干渉する）に大きく依存していることから、気流の温度低減による分解能向上を試みたところ、キセノン安定同位体の分析時において、低温環境を生成（約180K）することに成功した。（なお、本成果については、国際誌に投稿した。）
３）上記１）及び２）において妥当性を検証した手法・装置を固体試料に適用するため、ストロンチウム安定同位体を分析対象として選定した。特に試料の選定に当たっては、環境中に存在する化学形態を考慮し、塩化ストロンチウムの粉末を選定した。この粉末を超音波フィーダーにより超音速ノズル上流に供給し、まずは下流において分光器を用いて発光スペクトルを観測した。供給量を最適化することで、下流でストロンチウム原子の発光ラインを観測することができ、ストロンチウムが原子化しており、レーザー吸収分光法を適用できることが確認された。
これらの成果については、学会発表を行っており、3件のポスター賞（平成29年度北関東支部原子力学会若手研究者発表会、2018 Winter Conference on Plasma Spectrochemistry、 11st International Workshop on Hybrid Functionally Materials）を受賞した。
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