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レーザー誘起蛍光減光法によるプラズマ電界計測の高機能化および低コスト化

研究課題

研究課題/領域番号 16340181
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 プラズマ科学
研究機関名古屋大学

研究代表者

佐々木 浩一  名古屋大学, 大学院工学研究科, 助教授 (50235248)

研究分担者 菅井 秀郎  名古屋大学, 大学院工学研究科, 教授 (40005517)
河野 明廣 (河野 明広)  名古屋大学, 大学院工学研究科, 教授 (40093025)
研究期間 (年度) 2004 – 2006
研究課題ステータス 完了 (2006年度)
配分額 *注記
14,300千円 (直接経費: 14,300千円)
2006年度: 1,600千円 (直接経費: 1,600千円)
2005年度: 6,400千円 (直接経費: 6,400千円)
2004年度: 6,300千円 (直接経費: 6,300千円)
キーワードレーザー誘起蛍光減光法 / シース電界計測 / 低コスト化 / 半導体レーザー / アルゴン / シュタルク分光法
研究概要

本研究は,研究代表者らが以前開発したレーザー誘起蛍光減光法によるプラズマ中の電界計測技術を低コスト化すること,および,この方法による実験データ収集効率を高めることを目的として計画された。本研究により以下の成果が得られた。1)光源の半導体レーザー化によりレーザー誘起蛍光減光法の装置コストを著しく低下させることを着想し,そのための励起・観測スキームを提案した。2)提案した励起・観測スキームをレート方程式を用いて調べ,cw発振の半導体レーザーを用いた場合でもレーザー誘起蛍光の減光がパルス的に生じることを示した。また,レーザー誘起蛍光のパルス状減光の持続時間や減光率を求めた。3)1台のパルス波長可変レーザーと1台の半導体レーザーを用いた2段階励起を実証した。しかしながら,このとき,レーザー誘起蛍光の減光は測定下限を下回るレベルであった。4)2台の半導体レーザーを用いた2段階励起を実現するために,音響光変調素子による高速光スイッチングとマルチスケーラを用いた光子係数を導入した分光計測システムを構築した。5)2段階励起においてレーザー誘起蛍光の減光率が小さいのは,レーザー励起状態からのカスケード遷移の影響である可能性を示した。6)2段階励起方式以外の励起・観測スキームとして,2経路励起方式を提案し,それによりレーザー誘起蛍光の減光が得られることを実証した。7)キャビティリングダウン吸収分光法を用いて2段階励起方式におけるリュドベルグ状態への遷移を検出する励起・観測スキームを提案した。8)2次元レーザー誘起蛍光検出技術の適用により,1回の波長掃引でシース電界の空間分布を求めることができることを実証し,実験データの収集効率を飛躍的に高めた。9)電気的負性プラズマで実験的に観測されたシース電界構造を流体モデルに基づく理論計算と比較し,一致点および相違点を整理した。

報告書

(4件)
  • 2006 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2005 実績報告書
  • 2004 実績報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2007 2005 2004

すべて 雑誌論文 (9件)

  • [雑誌論文] Distribution of electric field in the sheath of an electronegative plasma2007

    • 著者名/発表者名
      K.Takizawa, A.Kono, K.Sasaki
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Lett. 90・1

      ページ: 11503-11503

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書 2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Ultra-sensitive measurement of sheath electric field by laser-induced fluorescence-dip spectroscopy2007

    • 著者名/発表者名
      U Czarnetzki, K. Sasaki
    • 雑誌名

      J. Plasma Fusion Res. 83・3

      ページ: 215-215

    • NAID

      110006271892

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書 2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Distribution of electric field in the sheath of an electronegative plasma2007

    • 著者名/発表者名
      K.Takizawa, A.Kono, K.Sasaki
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Lett. Vol.90, No.1

      ページ: 11503-11503

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Ultra-sensitive measurement of sheath electric field by laser-induced fluorescence-dip spectroscopy2007

    • 著者名/発表者名
      U Czarnetzki, K. Sasaki
    • 雑誌名

      J. Plasma Fusion Res. Vol.83, No.3

      ページ: 215-215

    • NAID

      110006271892

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Development of a measurement method for sheath electric field by laser-induced fluorescence-dip spectroscopy using a diode laser as the light source2005

    • 著者名/発表者名
      N.Asano, K.Sasaki
    • 雑誌名

      "Deutschland in Japan Jahr" Plasma Science and Technology Symposium, Nagoya, Japan

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Sensitive measurement of electric field distributions in low-pressure Ar plasmas by laser-induced fluorescence-dip spectroscopy2004

    • 著者名/発表者名
      K.Takizawa, K.Sasaki, A.Kono
    • 雑誌名

      Appl.Phys.Lett. 84・2

      ページ: 185-187

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Observation of the electric field structure in the sheath of electronegative plasmas by laser-induced fluorescence-dip spectroscopy2004

    • 著者名/発表者名
      K.Takizawa, K.Sasaki
    • 雑誌名

      J.Plasma Fusion Res. 80・1

      ページ: 3-4

    • NAID

      110003827621

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Structure of sheath electric field in electronegative Ar/SF_6 plasmas measured by laser-induced fluorescence-dips spectroscopy2004

    • 著者名/発表者名
      K.Sasaki, K.Takizawa, A.Kono
    • 雑誌名

      Abstracts of 57th Annual Gaseous Electronics Conference.

      ページ: 49-49

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Development of laser-induced fluorescence-dip spectroscopy of argon for sensitive measurements of electric field in reactive plasmas2004

    • 著者名/発表者名
      K.Sasaki, K.Takizawa, A.Kono
    • 雑誌名

      Proc.International COE Forum on Plasma Science and Technology

      ページ: 141-142

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書

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公開日: 2004-04-01   更新日: 2017-10-12  

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