Challenge to triboluminescence mechanism from plasma spectroscopy

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K20962
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 18:Mechanics of materials, production engineering, design engineering, and related fields
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: Masahiro Hasuo 京都大学, 工学研究科, 教授 (40218433)
• Project Period (FY): 2020-07-30 – 2023-03-31
• 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 / 電子密度 / ガス密度

Outline of Final Research Achievements

We have constructed a sample destruction chamber, in which gas pressure can be controlled, and a high-throughput camera lens Echelle spectrometer. We destroyed a sucrose crystal in a hydrogen gas and measured its high resolution triboluminescence spectrum over a wavelength range of 400-950 nm with a observation spatial range of 0.2 mm × 0.1 mm. We successfully measured the Balmer alpha and beta emission line spectra simultaneously for a single destruction, and estimated the electron and gas densities of the plasma, which causes the triboluminescence, from the analysis of these spectra.

Free Research Field

プラズマ分光

Academic Significance and Societal Importance of the 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、その生成メカニズムとして固体破壊時の応力により帯電した亀裂面間の放電が予想されている。しかし、どのようなプラズマが生じるのかなど、その詳細な挙動は明らかではない。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、破壊発光を生成するプラズマの電子密度、ガス密度の推定可能性を実証した。