2016 Fiscal Year Annual Research Report
Investigation of shockwave-induced luinescence
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26400439
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
小林 敬道 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, 主幹研究員 (20260028)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 衝撃波 / 粉末物質 / 衝撃インピーダンス / ルミネッセンス / 衝撃波誘起現象 / 衝撃圧縮 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
粉末物質中を衝撃波が伝搬すると特殊な発光が生ずる現象を発見した。衝撃波で誘起される発光現象（衝撃波誘起ルミネッセンス）と考えられ、通常の発光スペクトル（フォトルミネッセンスなど）とは大きく異なる。過去に報告例のない極めて珍しい発光現象であり、衝撃波と物質の相互作用の理解を深める格好の研究材料である。本研究の目的は、特殊な衝撃波誘起ルミネッセンスのメカニズムを解明することである。
衝撃波で誘起される粉末物質特有の現象であることから、粉末物質の基本的な衝撃特性を知るべく粉末物質中の衝撃波の伝搬挙動を速度干渉計で詳細に調べた。その結果、低密度粉末セラミックスの場合、弱い衝撃波でも密度が急激に増加するため衝撃インピーダンス（物質の衝撃特性を特徴づける量）も大幅に増加し、衝撃波伝搬挙動が他の物質とは大きく異なることを明らかにした。一般的には衝撃インピーダンスの増加は小さく、特に衝撃温度上昇により強度が低下する金属の場合はほとんど変わらない。セラミックスは高温でも強度が然程低下しないことが増加の一因になっている可能性がある。衝撃インピーダンスの増加は衝撃圧力の増加を意味しており、粉末粒子間の強い相互作用が特殊な発光現象の原因になった可能性がある。
Ce:YAG粉末の衝撃波誘起ルミネッセンスを種々の条件で実施し発光特性を調べた結果、衝撃波強度に対して閾値がある、発光波長は変化しない、衝撃強度と共に発光強度も増加する、等の特徴を明らかにした。観測される二つの発光ピークの間隔から短波長の発光（410nm)は、Ce3+の第二電子励起準位(Eg)からの発光である可能性を示した。この発光は通常は観測されず、衝撃波誘起特有の発光である。今後の課題は、発光の励起メカニズムを明らかにし衝撃波と物質との相互作用の理解を深めること、衝撃波により生成する欠陥等の発光である可能性の有無を明らかにすることである。
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