2023 Fiscal Year Annual Research Report
Development of three-dimensional measurement method of velocity distribution function by using ghost imaging absorption spectroscopy
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20K20914
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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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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大野 哲靖 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (60203890)
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| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2024-03-31
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| Keywords | ゴーストイメージング / プラズマ分光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
吸収分光法は科学研究における重要な測定法の１つとして確立しているが，光の伝播路で積分された情報しか得られないという大きな欠点がある．本研究では，情報ホトニクスの分野で開発されたゴーストイメージングが構造化照明と受光信号の相関を利用していることに着目し，構造化照明の結像面に相関を局在化させることで吸収分光に3次元の空間分解能を持たせるとともに，再結合プラズマの3次元構造測定へと応用することを目的としている．
本研究で結像系を備えたゴーストイメージング吸収分光システムを開発した．疑似吸収体を用いた原理実証実験により，このシステムが吸収分光でありながら視線方向に分解能を有することを示した．また，高密度ヘリコン波プラズマ実験装置に適用し．プラズマ終端板の前面において，準安定ヘリウム原子のゴーストイメージング吸収分光測定を行った．プラズマの有無で透過光強度分布を測定して吸収率の空間分布を得る．その結果，終端板直前では吸収率が低く，プラズマ上流に向かって増加する吸収率分布が観測された．このことは，装置上流でプラズマ密度が高く，終端板表面で消滅するプラズマの分布と整合性のある結果であり，ゴーストイメージング吸収分光法によって準安定ヘリウム原子の分布が可視化できることを示した．さらに，波長可変ダイオードレーザー吸収分光法（TDLAS）とゴーストイメージング吸収分光を組合わせることで，速度分布関数の空間分布を取得するため測定系の制御プログラムの開発を進めている．また，ゴーストイメージング吸収分光の時間分解能を向上させるため，プラズマのように吸収率変化のコントラストが低い対象に適した画像再構成アルゴリズムの検討も進めている．
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