2022 Fiscal Year Annual Research Report
Influence of the interference effects on radiative transfer in dense colloidal suspensions
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20H02076
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
藤井 宏之 北海道大学, 工学研究院, 助教 (00632580)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
西村 吾朗 北海道大学, 電子科学研究所, 助教 (30218193)
渡部 正夫 北海道大学, 工学研究院, 教授 (30274484)
小林 一道 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (80453140)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 光学特性値 / 輻射（ふくしゃ）の干渉効果 / 干渉散乱理論と輻射輸送論 / 輻射輸送の普遍性 / 分光法と光イメージング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、「生体を模擬した高密度なコロイド溶液に対して、輻射（ふくしゃ）の干渉効果を組み込んだ輻射輸送モデル(輸送モデル)を新たに構築した上で、干渉効果が及ぼす光伝播への影響を明らかにすること」である。生体光イメージングや光治療において、生体内の光伝播を定量的に把握することが必要であり、光を輻射と捉えた輸送モデルが活用されている。しかし、従来の輸送モデルには、生体のような高密度な散乱媒体において重要となる干渉効果が考慮されていない。本研究では電磁波の散乱理論より干渉効果を考慮した散乱特性を計算し、輸送モデルに組み込んだ上で光強度の時間分解波形を数値計算する。また、短パルスレーザー光源による光強度計測も実施する。干渉効果が光伝播へ影響を及ぼす時空間スケールについて、散乱係数などで表される無次元数を用いて解析し、理論、数値計算、実験より体系的に明らかにする。この目的を達成するため、本年度は以下の２項目について研究を実施した。
１．波長780nmの固体レーザーを用いた光強度の時間応答計測システムを構築し、コロイド溶液(豆乳＋凝固剤)に対して光計測を実施した。これまでに使用してきた脂肪乳剤と同様に、豆乳試料においても干渉効果が光散乱特性に強く影響を及ぼすことを確認した。また、凝固剤添加により構造が変化し、光散乱特性が有意に変化することを実験的に見出した。
２．光散乱特性を解析する新たなモデル式を提案した。これまでに開発したモデル式との相違点は、干渉効果を表す因子を排除体積の概念より理論的に計算できることである。干渉効果の波長依存性を排除体積効果より定性的に説明できることを明らかにした。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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