2020 Fiscal Year Annual Research Report
Development of real-time measurement method of velocity distribution function using velocity-space tomography
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17K18771
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| Research Institution | Nihon University |
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Principal Investigator |
荒巻 光利 日本大学, 生産工学部, 教授 (50335072)
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2017-06-30 – 2021-03-31
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| Keywords | 光渦 / 吸収分光法 / プラズマ分光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年，光科学の分野で開発された光渦はらせん状の空間位相構造を持っており，ビーム中心からの距離に依存して位相勾配が変化している．従って，原子の共鳴遷移を励起する際に，特異点からの距離に依存してビーム断面内で異なる領域の原子に作用する．このことは，光渦を吸収分光に用いると，ビーム断面内での吸収分布から異なる配位の励起体積中の粒子密度を一度に取得できることを意味している．本研究は，光渦を吸収分光に用い，その吸収率分布を詳細に解析することで速度空間分布を得ることを目的としている．物理系のダイナミクスを研究する分野において，対象の速度分布関数は現象理解の鍵となるため，様々な測定法が開発されている．従来の速度分布関数測定では，波長や電圧等，何らかのパラメータ掃引に対する物理系の応答を利用するため，リアルタイム測定は原理的に不可能であった．本研究で提案する測定法は波長掃引を伴わないため，速度分布関数のリアルタイム測定に繋がると期待できる．光渦吸収分光法の開発過程で，流れのあるプラズマに吸収された光渦が伝搬によって構造を変化させることが明らかとなった．このため，プラズマ中で部分的に吸収された光渦の伝搬シミュレーションを行い，欠陥構造の回転の影響について定量的な評価を行った．また，測定に用いる光渦の空間モードに高次モードが含まれないことが重要であることが経験的に明らかとなり，光渦生成に用いるホログラムの最適化や空間フィルタによる高次モード除去等を行った．これらの研究開発により，共鳴周波数からわずかに光渦を離調させた状態で理論から予想される吸収率分布に近い結果を実験的に得られるようになっている．また，本測定法をイオン流に適用するための装置開発も進めている．
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Research Products
(8 results)
