Publicly Offered Research
Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)
金属粉体へのレーザー照射における急速溶解・急速凝固現象のその場観察において，溶融池周囲に形成されている気相（プラズマ相）の状態およびその急速変動現象の解明も不可欠である．溶融する金属からの蒸発現象やそれに伴う熱・物質・運動量の出入りには，気相側の影響が計り知れないからである．本課題では，プラズマ相からの発光・吸光現象を用いた光学的高速度イメージング技術と，プラズマ相の発光吸光物理現象に基づく定量解析に基づき，プラズマ相の温度場・濃度場のその場観察を行う．これにより，プラズマ相が及ぼす急速溶解・急速凝固現象への影響を明らかにし，プラズマ相からの制御因子の模索を目指す．
金属粉体へのレーザー照射における急速溶解・急速凝固現象のその場観察において，溶融池周囲に形成されている気相（プラズマ相）の状態およびその急速変動現象の解明も不可欠である．溶融する金属からの蒸発現象やそれに伴う熱・物質・運動量の出入りには，気相側の影響が計り知れないからである．本課題では，プラズマ相からの発光・吸光現象を用いた光学的高速度イメージング技術と，プラズマ相の発光吸光物理現象に基づく定量解析に基づき，プラズマ相の温度場・濃度場のその場観察を行う．2024年度は以下の4つのステップでした．（1．レーザー誘起プラズマの観察用実験系の構築）過渡的な現象であるレーザー誘起プラズマ発生の実験系を製作する．その後の光学計測に対応可能な窓材，雰囲気制御可能なチャンバー，発生ヒュームのコレクターなどからなる実験系構築準備を行った．（2．レーザー誘起プラズマの光学計測）過渡的な現象であるレーザー誘起プラズマにおける発光・吸光スペクトル計測を行った．これにより，レーザーによる粉体の急速加熱現象において，溶融・蒸発・分解などの同時に生じる現象で，特に着目すべき原子，分子，イオンについての情報を抽出した．（3．プラズマ相において特に注目すべき原子等の放出係数の理論計算）計測結果(2より)を基に，注目すべき原子，分子，イオンを決定し，それらのプラズマ構成種の放出係数（Emission Coefficient, 光の強さ）の理論計算を行った．これにより，特定の複数波長域の発光強度比とプラズマ相の（電子，ガス）温度の理論曲線データを取得した．（4．レーザー誘起プラズマのイメージング計測）高速度カメラと，特定波長のみの電磁波を透過するバンドパスフィルターを組み合わせた光学系を用いて，レーザー誘起プラズマのイメージング計測を行い，温度分布を取得した．
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
本研究は概ね順調に進行している．2024年度については，ステップ2～4については予定通り完了した．ステップ1の実験系構築については準備段階であり，2025年度も引き続き系構築に取り組む予定であるが，測定対象は問題なく確保できている．以上の全体進捗を鑑み，概ね順調に進展していると判断できる．
2025年度は以下のように研究を進める．1)観測対象の実験系の構築2)プラズマ相からの発光における連続光影響についての定量的評価3)凝縮相の温度分布の測定4)プラズマ相と凝縮相のその場同期観測
All 2024
All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (1 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results, Invited: 1 results)
Japanese Journal of Applied Physics
Volume: 63 Issue: 11 Pages: 116001-116001
10.35848/1347-4065/ad8997
