アークプラズマのための新温度計測手法の開発

• Project/Area Number: 08750837
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Material processing/treatments
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 田中 学 大阪大学, 接合科学研究所, 助手 (20243272)
• Project Period (FY): 1996
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1996)
• Budget Amount: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 1996: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
• Keywords: アーク / プラズマ / 温度 / レーザ散乱 / 放射分光分析 / LTE / ドップラー / 計測

Research Abstract

アークプラズマの温度は,種々の計測手法によって古くから計測されているが,それらの結果にはそれぞれバラつきがあり,未だにアークプラズマの真の温度は不明である.本研究では,アークプラズマの真の温度(標準温度)を求めることを目的として,レーザ散乱計測における散乱光のドップラー幅を測定し,LTE(局所熱平衡)の仮定を必要としないより正確なプラズマの温度を求めた.また,本研究で得られた温度と従来から行われている種々の計測法によって得られたアークプラズマの温度を比較検討し,各種計測法のアークプラズマへの適用の妥当性と計測温度の信頼性を示した.10000K以上の温度域では,Stark拡がり法および赤外線放射診断法(従来法)によって得られた温度と本研究で得られた温度がほぼ正確に一致し,LTEの仮定が成り立つことが示された.しかし,1000K以下の温度域では,本研究で得られた温度が他の2方法で得られた温度に比べて低く,LTEの仮定が成り立たないことが明らかにされた.Stark拡がり法および赤外線放射診断法ではプラズマからの放射光を計測しているが,それは直接的に温度を測定しているのではなく,電子密度を測定して,その電子密度からLTEを仮定することにより温度が見積もられており,その温度は物理的に電子温度を示している.したがって,非平衡(LTEの仮定が成り立たない)状態のプラズマを計測した場合,プラズマ温度の計測手法としては,従来法は信頼性が大きく低下することが示された.