2012 Fiscal Year Annual Research Report
電離を伴う非定常密度場計測のための単一結像２波長マッハツェンダー干渉計の開発
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24656519
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
佐宗 章弘 名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40215752)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2013-03-31
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| Keywords | マッハツェンダー干渉計 / 電子密度 / 高速度カメラ / プラズマ |
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| Research Abstract |
２つの波長の光に対するマッハツェンダー干渉計画像を同一のカラーCCD面上に結像し、非定常２次元（あるいは軸対称）の電離気体流れ場における重粒子密度、電子密度分布を同時計測できるシステムを開発した。これは、屈折率変化に対する密度・波長依存性が電子と重粒子で異なることを利用するもので、光源にはデバイス感度が高い波長473nm（B成分）と593nm（R成分）の２台のCW半導体レーザーを、ビームスプリッターを介して用いた。撮影は、カラーCCD高速度カメラ（画素数；360×410pixel、撮影条件；200,000コマ／秒、露光時間；3μs）を用いた。電離気体からの自発光を除去するために、当該2波長帯域のみを透過するデュアルバンドパスフィルター（半値幅10nm）を用いることによって、S/N比の飛躍的向上が実現した。得られた干渉計画像に対して波長感度補正を行った後、それぞれ２次元フーリエ変換し、２次元周波数空間にてノイズ除去を行ったのち、逆フーリエ変換、再構成を施すことによって位相変化の２次元分布が得られる。このようにして得られた２つの２次元分布から適切な演算を施すことによって、重粒子、電子の密度分布が得られる。このシステムを、直径350mm、長さ400mmのテストチャンバー内で、TEA炭酸ガスパルスレーザーを用いて生成したアルゴンプラズマの計測に適用し、重粒子密度5×10^24m^-3、電離度約10%のプラズマの軸対称密度場測定に成功した。
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