高温気流中の絶対原子数密度測定法の開発および内部非平衡状態の解明

• 研究課題/領域番号: 22686079
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 航空宇宙工学
• 研究機関: 静岡大学
• 研究代表者: 松井 信 静岡大学, 工学部, 助教 (90547100)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2012
• 研究課題ステータス: 完了 (2012年度)
• 配分額: 26,000千円 (直接経費: 20,000千円、間接経費: 6,000千円); 2012年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円); 2011年度: 8,840千円 (直接経費: 6,800千円、間接経費: 2,040千円); 2010年度: 13,650千円 (直接経費: 10,500千円、間接経費: 3,150千円)
• キーワード: 航空宇宙流体力学 / 高温気体力学 / プラズマ計測 / 原子数密度測定 / レーザー分光 / 航空宇宙工学 / プラズマ分光 / 真空紫外分光 / プラズマ分光学

研究概要

本研究では誘導加熱プラズマ(ICP)を光源に用いた真空紫外吸収分光システムを開発し,まず励起準位に対するレーザー吸収分光法による温度測定と組み合わせること,及び二重管を用いて光源内吸収を制御することで原子数密度測定の精度を一桁以上,測定可能領域を従来の二桁から五桁まで向上させることに成功した.またICPにより基底準位を励起させ,準安定準位より数密度の高い反転分布の生成に成功し二段吸収分光の実現可能性を示した

研究成果

• [雑誌論文] Development of vacuum ultraviolet absorption spectroscopy system for wide measurement range of number density using a dual-tube inductively coupled plasma light source (2012)
  • 著者名/発表者名: Kuwahara, A., Matsui, M., and Yamagiwa, Y.
  • 雑誌名: Review of Scientific Instruments 巻: Vol.83 ページ: 123105-123105
  • NAID: 120005257686
  • URL: http://dx.doi.org/10.1063/1.4770118
  • 査読あり
• [雑誌論文] Generation and Diagnostics of Atmospheric Pressure CO2Plasma by Laser Driven Plasma Wind Tunnel (2012)
  • 著者名/発表者名: Matsui, M., Tanaka, K., Nomura, S., Komurasaki, K., Yamagiwa, Y., and Arakawa, Y.
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 巻: 112 ページ: 33301-33301
  • NAID: 120004853596
  • URL: http://dx.doi.org/10.1063/1.4739259
  • 査読あり
• [雑誌論文] 真空紫外吸収分光法におけるプローブ光プロファイルの評価と数密度測定への影響 (2012)
  • 著者名/発表者名: 桑原彬, 松井信, 山極芳樹
  • 雑誌名: プラズマ応用科学 巻: Vol.20, No.2 ページ: 130-134
  • NAID: 40019611270
  • 査読あり
• [雑誌論文] Generation and Diagnostics of Atmospheric Pressure CO2 Plasma by Laser Driven Plasma Wind Tunnel (2012)
  • 著者名/発表者名: Matsui, M., Tanaka, K., Nomura, S., Komurasaki, K., Yamagiwa, Y., and Arakawa, Y.
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 巻: Vol.112 号: 3 ページ: 33301-33301
  • DOI: 10.1063/1.4739259
  • NAID: 120004853596
  • 査読あり
• [雑誌論文] レーザープラズマによるアルミナ還元のシミュレーション (2012)
  • 著者名/発表者名: 中野正勝, 松井信, 田中憲作, 荒川義博, 後藤徹也, 白形弘文
  • 雑誌名: プラズマ応用科学 巻: Vol.20, No.1 ページ: 43-47
  • 査読あり
• [雑誌論文] アルミニウムを用いたエネルギー循環システムの技術開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 荒川義博, 松井信, 中野正勝, 高橋周平, 後藤徹也, 白形弘文
  • 雑誌名: プラズマ応用科学 巻: Vol.20, No.1 ページ: 3-8
  • NAID: 40019445859
  • 査読あり
• [雑誌論文] 観測ロケットによる導電ベアテザーの作動と荷電粒子収集理論検証実験 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山極芳樹, 高木暁生, 吉村尚倫, 松井信, 田中孝治, 阿部琢美, 佐原宏典, 藤井裕矩
  • 雑誌名: 航空宇宙技術 巻: 11 ページ: 7-14
  • 査読あり
• [雑誌論文] スターダスト推進機用推進剤供給装置の性能評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: 石井克典, 松下太郎, 粟冠真平, 松井信, 山極芳樹
  • 雑誌名: プラズマ応用科学 巻: 19-1 ページ: 64-68
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of VUV Spectroscopy System for Atomic Number Density Measurement (2011)
  • 著者名/発表者名: Kuwahara, A., Matsui, M., Yamagiwa, Y.
  • 雑誌名: Advanced in Applied Plasma Science 巻: 8 ページ: 23-26
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Particle Approach for the Simulation of High Density Nozzle Flow Expansions (2011)
  • 著者名/発表者名: Petkow, D., Herdrich, G., Pfeiffer, M., Mirza, A., Fasoulas, S., Matsui, M., Komurasaki, K.
  • 雑誌名: Advanced in Applied Plasma Science 巻: 8 ページ: 83-84
  • 査読あり
• [雑誌論文] Plasma Charging and Acceleration of Micro-Particles for a Space Thruster (2010)
  • 著者名/発表者名: Daisuke, Ichinose
  • 雑誌名: Frontier of Applied Plasma Technology 巻: Vol.3 ページ: 120-122
  • 査読あり
• [学会発表] “Generation and Characterization of High Enthalpy CO2 Flow by Laser Driven Plasma Wind Tunnel (2013)
  • 著者名/発表者名: Matsui, M., Yoneda, S., Nomura, S., Yamagiwa, Y., Komurasaki, K., and Arakawa, Y
  • 学会等名: 51st AIAA Aerospace Sciences Meeting Conference
  • 発表場所: Gaylord Texan Hotel and Convention Center (Dallas)
• [学会発表] “Development of ICP Light Source for Wide Number Density Range Measurement by VUV Absorption Spectroscopy (2013)
  • 著者名/発表者名: Kuwahara, A., Matsui, M., and Yamagiwa, Y.
  • 学会等名: 51st AIAA Aerospace Sciences Meeting Conference
  • 発表場所: Gaylord Texan Hotel and Convention Center (Dallas)
• [学会発表] 吸収分光法を用いた基底原子数密度測定法の開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 桑原彬，福路直大，森田陵，松井信，山極芳樹
  • 学会等名: 第 30 回プラズマプロセシング研究会（SPP-30）
  • 発表場所: アクトシティ浜松（静岡県）
• [学会発表] Combined VUV Absorption and Laser Absorption Spectroscopy for Atomic Oxygen Detection (2012)
  • 著者名/発表者名: Matsui, M., Kuwahara, A., and Yamagiwa, Y.
  • 学会等名: 28thAIAA Aerodynamic Measurement Technology, Ground Testing, and Flight Testing Conference
  • 発表場所: New Orleans
  • 年月日: 2012-06-25
• [学会発表] レーザー分光の航空宇宙分野への応用 (2012)
  • 著者名/発表者名: 松井信
  • 学会等名: 平成23年度日本分光学会中部支部講演会
  • 発表場所: 静岡大学(静岡県)(招待講演)
  • 年月日: 2012-03-21
• [学会発表] 吸収飽和を用いた二段吸収分光法の実験的検証 (2012)
  • 著者名/発表者名: 桑原彬, 松井信, 山極芳樹
  • 学会等名: 2012年春季第59回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 早稲田大学(東京都)
  • 年月日: 2012-03-17
• [学会発表] 衝撃波背後における原子数密度測定の課題 (2012)
  • 著者名/発表者名: 桑原彬, 松井信, 山極芳樹
  • 学会等名: 平成23年度衝撃波シンポジウム
  • 発表場所: 東京大学(千葉県)
  • 年月日: 2012-03-07
• [学会発表] Generation and Characterization of High Enthalpy CO2 Flow by Laser Driven Plasma Wind Tunnel (2012)
  • 著者名/発表者名: Matsui, M., Yoneda, S., Nomura, S., Yamagiwa, Y., Komurasaki, K., and Arakawa, Y.
  • 学会等名: 51stAIAA Aerospace Sciences Meeting Conference
  • 発表場所: Dallas
  • 年月日: 2012-01-01
• [学会発表] Atomic Oxygen Generation by Laser Plasma as a LEO Environmental Simulator (2012)
  • 著者名/発表者名: Matsui, M., Tanaka, K., Yoneda, S., Nomura, S., Komurasaki, K., Yamagiwa, Y., and Arakawa, Y
  • 学会等名: 4th AIAA Atmospheric and Space Environments Conference
  • 発表場所: Sheraton New Orleans (New Orleans)
• [学会発表] Combined VUV Absorption and Laser Absorption Spectroscopy for Atomic Oxygen Detection (2012)
  • 著者名/発表者名: Matsui, M., Kuwahara, A., and Yamagiwa, Y
  • 学会等名: 4th AIAA Atmospheric and Space Environments Conference
  • 発表場所: Sheraton New Orleans (New Orleans)
• [学会発表] Development of Atomic Number Density Measurement Technique in High Enthalpy Flows Using VUV Absorption Spectroscopy (2012)
  • 著者名/発表者名: Kuwahara, A., Matsui, M., Yamagiwa, Y
  • 学会等名: 13th International Space Conference of Pacific-basin Societies
  • 発表場所: 京都市国際交流会館（京都府）
• [学会発表] ICP 光源を用いたキセノン共鳴線の吸収飽和 (2012)
  • 著者名/発表者名: 桑原彬，松井信，山極芳樹
  • 学会等名: 第 44 回流体力学講演 会/航空宇宙数値シミュレーション技術シンポジウム
  • 発表場所: 富山国際会議場（富山県）
• [学会発表] 分光法による高エンタ ルピー二酸化炭素気流診断 (2012)
  • 著者名/発表者名: 松井信，米田進吾，福路直大，野村哲史，小紫公也，山極芳樹，荒川義博
  • 学会等名: 第 44 回流体力学講演 会/航空宇宙数値シミュレーション技術シンポジウム
  • 発表場所: 富山国際会議場（富山県）
• [学会発表] 吸収分光法を用いた基底準位原子数密度測定手法の検討 (2012)
  • 著者名/発表者名: 桑原彬, 松井信, 山極芳樹
  • 学会等名: 日本航空 宇宙学会第 43 期年会講演会
  • 発表場所: 東京大学（東京都）
• [学会発表] レーザープラズマ風洞を 用いたヘリウム混合による高速原子状酸素流の生成 (2012)
  • 著者名/発表者名: 米田進吾, 田中憲作, 野村哲史, 松井信, 山極芳樹, 小紫公也, 荒川義博
  • 学会等名: 日本航空 宇宙学会第 43 期年会講演会
  • 発表場所: 東京大学（東京都）
• [学会発表] ICP光源を用いた真空紫外吸収分光法による酸素原子数密度測定法の開発 (2011)
  • 著者名/発表者名: 桑原彬, 松井信, 山極芳樹
  • 学会等名: 宇宙航行の力学シンポジウム
  • 発表場所: 宇宙科学研究所(神奈川県)
  • 年月日: 2011-12-19
• [学会発表] 酸素原子数密度測定システムの研究開発 (2011)
  • 著者名/発表者名: 桑原彬, 松井信, 山極芳樹
  • 学会等名: 第55回宇宙科学技術連合講演会
  • 発表場所: ひめぎんホール(愛媛県)
  • 年月日: 2011-11-30
• [学会発表] 真空紫外光を用いた酸素原子数密度測定システムの研究開発 (2011)
  • 著者名/発表者名: 桑原彬, 松井信, 山極芳樹
  • 学会等名: IEEE Young Research Workshop
  • 発表場所: 静岡大学(静岡県)
  • 年月日: 2011-10-28
• [学会発表] Development of VUV Spectroscopy System for Atomic Number Density Measurement (2011)
  • 著者名/発表者名: Kuwahara, A., Matsui, M., Yamagiwa, Y.
  • 学会等名: 8^<th> International Symposium on Applied Plasma Science
  • 発表場所: 箱根富士屋ホテル(神奈川県)
  • 年月日: 2011-09-28
• [学会発表] 真空紫外吸収分光法による原子数密度測定法の開発 (2011)
  • 著者名/発表者名: 桑原彬, 松井信, 山極芳樹
  • 学会等名: 第43回流体力学講演会/航空宇宙数値シミュレーション技術シンポジウム
  • 発表場所: 早稲田大学(東京都)
  • 年月日: 2011-07-07
• [学会発表] Development of VUV Absorption Technique for Number Density Detection in High Enthalpy Flows (2011)
  • 著者名/発表者名: Matsui, M., Kuwahara, A., Yamagiwa, Y.
  • 学会等名: 28^<th> International Symposium on Space Technology and Science
  • 発表場所: 沖縄国際会議場(沖縄県)
  • 年月日: 2011-06-09
• [学会発表] Plume Diagnostics of High Enthalpy CO2 Flows by Spectroscopic Methods (2011)
  • 著者名/発表者名: Matsui, M., Nakamura, H., Tanaka, K., Nomura, S., Kuwahara, A., Yamagiwa, Y., Komurasaki, K., Arakawa, Y.
  • 学会等名: 28^<th> International Symposium on Space Technology and Science
  • 発表場所: 沖縄国際会議場(沖縄県)
  • 年月日: 2011-06-09
• [学会発表] 真空紫外光を用いたキセノン原子数密度測定 (2011)
  • 著者名/発表者名: 桑原彬, 松井信, 山極芳樹
  • 学会等名: 日本航空宇宙学会第42期年会講演会
  • 発表場所: 東京大学(東京都)
  • 年月日: 2011-04-14
• [学会発表] Xenon Number Density Measurement by VUV Absorption Spectroscopy (2011)
  • 著者名/発表者名: Makoto Matsui
  • 学会等名: 4th International Workshop on Plasma Application and Hybrid Functionally Materials
  • 発表場所: City Convention Centre of Victoria University(メルボルン,オーストラリア)
  • 年月日: 2011-03-12
• [学会発表] レーザー維持プラズマを用いた高エンタルピ ー気流の生成
  • 著者名/発表者名: 松井信，米田進吾，小紫公也，山極芳樹，荒川義博
  • 学会等名: レーザー学会中部支部 2012 年度若手研究者研究発表会研究発表会
  • 発表場所: 名城大学（愛知県）
• [学会発表] 半導体レーザーを用いた基底準位原子数密度測定法の開発
  • 著者名/発表者名: 桑原彬, 森田陵, 松井信，山極芳樹
  • 学会等名: レーザー学会中部支部 2012 年度若手研究者研究発表会研究発表会
  • 発表場所: 名城大学（愛知県）
• [学会発表] 誘導結合プラズマ光源による基底準位原子の吸収飽和
  • 著者名/発表者名: 桑原彬，松井信，山極芳樹
  • 学会等名: 宇宙航行の 力学シンポジウム
  • 発表場所: ISAS/JAXA（神奈川県）
• [学会発表] 真空紫外光による共鳴準位からの吸収信号増幅
  • 著者名/発表者名: 桑原彬，松井信，山極芳樹
  • 学会等名: IEEEYoung Researcher Workshop
  • 発表場所: 静岡大学（静岡県）
• [備考]
  • URL: http://www.ipc.shizuoka.ac.jp/~tmmatui/index.htm
• [備考]
  • URL: http://www.ipc.shizuoka.ac.jp/~tmmatui/index.htm