レーザ誘起蛍光を用いた気体分子の速度と圧力の複合計測法の開発

1988 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 62850039
• Research Institution: Faculty of Engineering, Osaka University
• Principal Investigator: 高城 敏美 大阪大学, 工学部, 教授 (40029096)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小宮山 正治 大阪大学, 工学部, 助手 (40178372) ; 平井 秀一郎 大阪大学, 工学部, 助手 (10173204) ; 岡本 達幸 大阪大学, 工学部, 講師 (40127204)
• Keywords: レーザ誘起蛍光 / 圧力 / 非接触測定 / 気体分子 / UV光

Research Abstract

UV光で励起した気体分子からの蛍光のスペクトルに圧力依存性のあることを用いた新しい局所的圧力測定法を提案し、実験を行いその測定法の有効性を検証した。
従来の方法として(1)レーザ誘起蛍光強度の圧力に対する変化を測定する方法(2)吸収帯分布の勾配の圧力に対する変化を測定する方法があるが、(1)の方法は蛍光強度の圧力に対する相対的な値しか得ることができず、また(2)の方法は圧力の絶対的な測定が可能であるが、2本の微小に波長の異なるレーザを吸収帯の勾配の大きい部分に同調させて測定を行うために光学系が複雑なものとなり、また高圧での測定精度がよくないと予想された。
本研究において提案した方法は、190nm付近に波長ピークをもつUV光をI_2分子に照射すると蛍光放射の過程において圧力が高くなると消光の作用によって蛍光強度が低下する波長域と、逆に圧力が高くなるとI_2分子の他の電子準位への遷移が増大するため蛍光強度が増加する相反する特性を利用したものであり、これらの異なった圧力依存性を示す過程の2つの波長域の蛍光強度の比を得ることで圧力の絶対的な測定が可能になる。重水素ランプから発せられるUV光をI_2分子に照射することによって得られる蛍光の波長スペクトル分布の圧力依存性を実験により検討した。実験からは圧力の増加にともなって、431nm付近の蛍光強度が減少するのに対して、342.5nm付近や505nm付近の蛍光強度が増大する特徴的な波長スペクトルが得られ、圧力測定が可能であることを示した。また、大気圧近くの圧力でも蛍光強度が増加する特徴を有し、従来の方法にはない利点をもつことがわかった。

Research Products

• [Publications] 上野: 日本機械学会関西支部第64期定時総会講演会.
• [Publications] 上野: 第26回日本伝熱シンポジウム.
• [Publications] S.Hirai: The Joint Meeting of Australia/New Zealand and Japanese sections/Combustion Institute.
• [Publications] S.Hirai: Optics Letters.