2012 Fiscal Year Research-status Report
アラゴスポットによる飛行中燃料球の位置計測とレーザー照射模擬システムの開発
| Project/Area Number |
24561020
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
|
| Research Institution | Ibaraki University |
|---|
Principal Investigator |
辻 龍介 茨城大学, 工学部, 教授 (40188537)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
|
| Keywords | 慣性核融合 / 燃料球 / 位置計測 |
|---|
| Research Abstract |
平成２４年度の目標は、パルスレーザー光源によるアラゴスポット像による燃料球の位置計測の実証である。
平成２４年度の科研費によりパルス光源として窒素レーザーを購入し、また研究室の予算から半導体レーザーを購入した。前者は、ナノ秒幅の紫外線のパルス光を、後者はサブミリ秒幅の可視光のパルス光を発生する。
後者の半導体レーザに関し、これをパルス動作させ直径５ミリの燃料球に照射したところ、影中にアラゴスポット像が観測された。本実験結果は、飛行中の燃料球の位置計測に関し、進行方向に関してセンチ程度の精度で位置計測が可能な事を意味し、また進行方向に垂直な方向に関してはミクロン程度の位置計測が可能な事を意味している。また、これらの結果は前者の窒素レーザーによる精密な位置計測のための補助して使える事を意味する。具体的には、飛行中の燃料球がどのコースを通るかを知る事が出来る。
前者の窒素レーザーは、その発振波長が337nmと紫外域で目に見えないため、実験光学系の組み立てとその調整が現在行われている。当初アラゴスポット像が検出されなかったので、紫外線に反応する蛍光紙を利用してその原因を追求した。その結果、光学系を組んだレンズ、ミラーの紫外線に対する透過率、反射率が低い事に一因がある事がわかり、通常の光学レンズを石英に代えて実験したところ、燃料球に正しくレーザーが照射されている事までは確認した。しかし、カメラで撮影したがアラゴスポット像は観測されなかったので、まだカメラのレンズ、使用されている受光素子が原因であると推定され、受光部の改造を行っている。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
平成２４年度に達成すべきことは、パルスレーザー光源によるアラゴスポット像の観測と、各種パラメータの依存性を調べる事であった。
パルスレーザー光源として半導体レーザを使用し、マイクロ秒の光パルス幅で動作させ直径５ミリの燃料球に照射したとき、アラゴスポット像が観測された。また、燃料球の直径や、球から観測点までの距離などのパラメータを変化させたところ、予備実験（連続発振のHe-Neレーザー使用）で予想されたようなパラメータ依存性を示した。
パルスレーザー光源として窒素レーザを使用したが、アラゴスポットはまだ観測されていない。しかし観測されなかった原因が明らかにになり、光学系の改良を行っており、燃料球にきちんと照射されるところまで確認した。現在、受光系の改良を行っており、この改良の結果アラゴスポットが観測され、パラメータの依存性の実験が可能になると思われる。
|
| Strategy for Future Research Activity |
平成２５年度では、(1)電磁石から離れて自由落下する球ベアリング（模擬燃料球）に対する位置計測法の実証と、(2)アラゴスポット像の画像データを圧縮して１次元化して位置計測を行い精度の測定を行う予定である。
平成２６年度では、自由落下する燃料球の実時間での位置計測、軌道計算とミラーの実時間制御を行う為に、平成２５年の装置をスケールアップする予定であり、以前の実験結果を踏まえて実時間位置計測・軌道計算・レーザー照準・照射システムを開発する予定である。
|
| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
次年度は「自由落下する燃料球の位置計測の実証と、画像の１次元化」がテーマである。
模擬燃料球を保持し、その後、それを自由落下させるメカニカルホルダーを購入する。位置計測の実験を行うとき初期位置を変えて自由落下させるのでＸＹステージも購入する。自由落下された模擬燃料球にパルスレーザーを照射しアラゴスポットを記録する場合、通常のカメラの受光素子は素子数（約1000×1000画素）が多く実時間処理に向かないので、アラゴスポット像を円柱レンズにより画像圧縮を行い、それを１次元ＣＣＤ素子（約1000画素）で記録する。また、ＸＹの２次元アラゴスポットを２つに分けて各々Ｘ方向、Ｙ方向に画像圧縮するため、ハーフミラーを購入する。
|
