2011 Fiscal Year Annual Research Report
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21560194
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| Research Institution | Japan Atomic Energy Agency |
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Principal Investigator |
長谷川 勝一 独立行政法人日本原子力研究開発機構, J-PARCセンター・物質生命科学ディビジョン・中性子源セクション, 研究副主幹 (90391333)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
直江 崇 独立行政法人日本原子力研究開発機構, J-PARCセンター・物質生命科学ディビジョン中性子源セクション, 研究員 (00469826)
二川 正敏 独立行政法人日本原子力研究開発機構, J-PARCセンター・物質生命科学ディビジョン中性子源セクション, 研究主席 (90354802)
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| Keywords | ルミネッセンス / マイクロバブル / キャビテーション / 水銀 |
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| Research Abstract |
本研究は、水銀中のマイクロバブルが崩壊する際に発生する発光現象のメカニズム解明を目的としている。発光現象のメカニズムとしては、気泡が収縮・崩壊する時に発光するソノルミネッセンス、もしくは摩擦発光現象(トライボルミネッセンス)が考えられるが、これらの気泡発光現象メカニズムを解明するため、発光とそれに伴うキャビテーション攻撃性の定量評価を目的として実施した。本年度は、これらの気泡発光現象メカニズムを解明するため、発光現象の実験的観察データ収集と、想定しうる発光メカニズムであるソノルミネッセンスの数値計算とトライボルミネッセンスに関する定性的な評価を行った。
以下の研究項目に対する当該年度の成果を示す。
1)キャビテーション発生実験
水銀中におけるキャビテーション気泡発生には原子力機構の所有する電磁衝撃装置を用いた。発光現象の観測にはバックグラウンドの除去のために、暗室内において光電子増倍管を用い、電磁式衝撃圧負荷装置によって水銀・石英ガラス界面に発生させたキャビテーション気泡を、フォトンカウンタならびにオシロスコープで観測した。水銀単独のほかにヘリウム、ネオン、アルゴンガスを溶解させた水銀用意し、光学フィルタを組み合わせることで波長分析を可能とし、発光媒体を特定する実験を行った。
2)発光現象の理論的アプローチ
水銀中における発光現象の有力な候補の一つであるソノルミネッセンスに関しては、産総研による水系におけるソノルミネッセンスの計算コードを用いた数値計算をおこなった。その結果イオン化エネルギーの低い気泡に由来する発光現象は、水銀単独の場合に比べて発光量が増加するとの結果が得られた。トライボルミネッセンスに関しては、摩擦による固液界面に生じた放電による気泡ガスの発光現象であることから、気泡系の収縮速度と気泡数に依存して発光強度が異なる可能性について考察した。
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