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フォトリフラクティブ結晶であるBSO単結晶を用い、実時間ストロボホログラフィー干渉計を構築して、超音波による水の屈折率変化の干渉縞パターンより、3次元の超音波音圧分布の測定を実現させることを目的にしている。本研究の実績として、以下の点を明らかにした。
1.BSO結晶のホログラム記録特性の改善に関する理論的実験的検討として、2光波混合実験を行い、単一レベル、2キャリァのバンド輸送モデルをその結果にあてはめ、結晶の融液組成まで遡って、ホログラム記録特性に寄与する諸パラメータを求めた。
2.BSO結晶を用いた実時間ストロボホログラフィー干渉光学系によりパルス幅150nsのレーザーパルス光を500kHzの水中に発した超音波に同期させて、超音波のホログラフィー干渉縞を形成させた。それをCCDカメラより画像入力ボードに入力し、良好な超音波波面可視化像を得た。この干渉縞パターンに高感度干渉縞解析法(フーリエ変換法)を用い、光波の位相変化量分布より超音波音圧分布を求めた。
3.NPL検定済みのハイドロフォンを用いて、この超音波音圧場を測定し、本手法による音圧値と比較し、良い一致が得られ、本測定法の正当性が検証された。また、精度についても評価することができた。
4.軸対称音圧場に対して、本手法を適用し、位相変化量の投影データからアーベル変換を行い、3次元音圧分布を求めた。まず、円形開口から放射、回折される超音波波面をこの手法で測定し、フレネル回折理論で得られる回折像と良い一致を示す3次元音圧分布が濃淡画像として得られた。また、音響レンズを製作し、それによる超音波の収束音場についても適用し、超音波が収束、発散していく状況が3次元音圧分布として得られた。これらの結果より、さらにCT手法による3次元音圧分布測定についても進めている。
5.こうした定常現象の測定に対して、過渡現象の観測にも本手法を適用し、水中放電により発生させた気泡の圧壊による衝撃波を観測した。衝撃波速度の測定より衝撃波背後の圧力を推定することができた。
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