2022 Fiscal Year Annual Research Report
Challenge to triboluminescence mechanism from plasma spectroscopy
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20K20962
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
蓮尾 昌裕 京都大学, 工学研究科, 教授 (40218433)
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| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2023-03-31
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| Keywords | 破壊発光 / 摩擦発光 / プラズマ分光診断 / 水素原子発光 / カメラレンズエシェル分光器 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
固体を勢い良く破壊すると、破壊発光や摩擦発光と呼ばれる発光が生じることが知られている。そのメカニズムについては、固体が破壊されるときに応力により帯電した亀裂が形成され、その結果亀裂面間に生じる電位で生成される放電による発光と予想されている。本研究では、破壊発光に対してプラズマ分光診断の手法を適用することにより、ガス密度、電子密度等の放電プラメータを推定する。そのことより亀裂面間での放電の様子を明らかにし、破壊発光生成メカニズムの妥当性に迫る。
本年度は、2021年度の予備実験で得られたデータに基づき比較的強い発光が観測される0.003気圧の水素ガス中で氷砂糖を破壊することとし、2020年度に製作した雰囲気ガス制御試料破壊チャンバーおよび高スループットカメラレンズエシェル分光器（F値2.8）を用いて、同時観測波長範囲400～950 nm、空間分解能0.2 mm×0.1 mmでその破壊発光を高波長分解計測した。特に本年度は光検出にイメージインテンシファイアを導入して計測感度を上げ、一度の破壊発光から水素原子のバルマーアルファ発光線とバルマーベータ発光線のスペクトル同時計測が可能であることを実証した。さらに十分にスペクトル幅の狭いトリウム発光線計測で分光器の装置関数を評価するとともに、それを用いた水素原子の上記発光線スペクトルの解析によりローレンツ幅とガウス幅を求めた。ローレンツ幅は圧力幅とシュタルク幅の和とみなせ、それらがバルマーアルファ発光線とバルマーベータ発光線で異なるガス密度と電子密度の依存性を持つことを利用し、ガス密度と電子密度を推定した。
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