2019 Fiscal Year Annual Research Report
Nanoparticle generation and its time evolution in laser ablation in liquids by observing the fluorescence images from nanoparticles
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17K06076
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| Research Institution | Fukuoka Institute of Technology |
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Principal Investigator |
山岸 里枝 (田邉里枝) 福岡工業大学, 工学部, 准教授 (70432101)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 液中レーザーアブレーション / ナノ粒子 / 発光 / 可視化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
液中レーザーアブレーションによるナノ粒子生成法において、粒子の粒径分布や形態をコントロールするためには、粒子は、いつ、どこで、生成するのかについて把握することが重要である。近年、その生成メカニズムの解明に関心が集まっており、我々も独自に構築した高速度レーザーストロボビデオ撮影法によるシャドウグラフ動画の撮影を通じて金属ナノ粒子生成過程を研究してきた。レーザー照射による衝撃波の伝搬、その後生成される気泡の挙動と微粒子と思われる微細な影の拡散は明らかになったが、シャドウグラフ画像では、個々の粒子の位置や性状を判別することが非常に困難であった。そこで本研究では、紫外光を当てると発光する蛍光体（YVO4:Eu3+のタブレット）を試料に用いて、液中レーザーアブレーションによる蛍光ナノ粒子の生成プロセスを可視化することを目的とした。
照明用短パルスレーザーの第４高調波を発生させる光学系を構築し、Eu3+の蛍光励起光源に用いたが、強度不足からナノ粒子からの発光が撮影できず、蛍光励起には高圧水銀ランプを用いることにした。H30年度は、アブレーション後に生成した第１気泡が崩壊するまでの時間帯におけるナノ粒子の発光撮影から、その分布と挙動を明らかにしたが、気泡が崩壊した後の変化は明瞭ではなかった。そこで、R1年度は、第１気泡の崩壊後の粒子からの発光撮影に注力した。紫外光の照射方法を工夫することによって、第１気泡後に生成した第2の気泡が膨張・収縮する時間帯では、発光領域は気泡が膨張するにつれ薄く、収縮するにつれ濃くなることを観察できた。この発光領域は、同じパルスエネルギーにおいてシャドウグラフ撮影により測定されたバブルサイズとほぼ一致していたことから、第2気泡内で、YVO4:Eu3+粒子が拡散、凝集している様子を捉えたのではないかと考えられる。
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