| 研究概要 |
熱・物質流体工学分野における液相濃度に支配される現象(融液晶析に伴う二重拡散対流など)について,液濃度の計測技術の停滞がその現象解明を含め,この分野の研究の進展を阻んでいると考えられる.そこで液相濃度場計測システムの新規構築が重要な課題と捉え,2種のレーザ可視化技術を併用した温度場・濃度場同時計測システム,HI-LIFの開発する.基本概念は「干渉縞から屈折率場を計測するレーザホログラフィー(HI)」と「レーザ励起された物質が発する蛍光の温度依存性を利用して温度場を計測するレーザ誘起蛍光法(LIF)」を併用し,水溶液の屈折率と温度・濃度の関係から,それぞれの屈折率場,温度場情報より濃度場を割り出すものである.
まず,HIとLIFのそれぞれについて実験技術・イメージ定量化技術の開発に一定の成果を得,また,2計測が同時実施できる専用光学系を考案し,これが濃度場計測という目的達成に有効であることを確認した.計測精度の追求したい次段階において,LIFは環境により蛍光強度(単位はW)に差異を生じることを測定原理とするが,CCDの感度不足等から,従前の強度の二次元計測は十分な精度が期待できなかった.本研究課題におけるLIF計測の特徴は面色分布測定装置を使用するところにあり,同装置は放射光の量を輝度(cd/m^2)として計測するもので,製品としての実績(精度面)も十分である.今回,評価値となる輝度と強度との間に直線関係が見出され,その妥当性が判断できた.また,取得輝度から一意で温度が決定でき,従前の方法(温度誤差±2.0度前後)よりも高精度(±1.0度以内)に温度計測できた.さらに,蛍光の温度感度が波長域により異なることを考慮した解析で,より高精度な計測も期待できることも確認した.今後はHI-LIFシステムとしての実験を重ね,これを完成させる.
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