| 研究領域 | 超温度場材料創成学：巨大ポテンシャル勾配による原子配列制御が拓くネオ３Ｄプリント |
|---|
| 研究課題/領域番号 |
24H01000
|
|---|
| 研究種目 |
学術変革領域研究(A)
|
| 配分区分 | 補助金 |
|---|
| 審査区分 |
学術変革領域研究区分(Ⅱ)
|
|---|
| 研究機関 | 九州大学 |
|---|
研究代表者 |
田中 学 九州大学, 工学研究院, 准教授 (10707152)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2024-04-01 – 2026-03-31
|
| 研究課題ステータス |
交付 (2025年度)
|
| 配分額 *注記 |
8,320千円 (直接経費: 6,400千円、間接経費: 1,920千円)
2025年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2024年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
|
|---|
| キーワード | レーザー誘起プラズマ / プラズマ診断 / 光学計測 / 金属蒸気 / 高速度可視化 / 温度場イメージング / その場観察 / プラズマ温度 / 凝縮相温度 / 線スペクトル / 連続スペクトル / イメージング計測 / 移動現象 |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
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．
|
| 研究実績の概要 |
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．
|
| 現在までの達成度 |
現在までの達成度
2: おおむね順調に進展している
理由
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．
|
| 今後の研究の推進方策 |
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
|
