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2014 年度 実績報告書

非線形ラマン散乱イメージング法による界面イオン層形成メカニズムの非侵襲解明

研究課題

研究課題/領域番号 12J07201
研究機関慶應義塾大学

研究代表者

栗山 怜子  慶應義塾大学, 理工学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
キーワード非侵襲センシング / 非線形ラマン散乱 / ラマンイメージング / エバネッセント波 / 非共鳴バックグラウンドノイズ / 偏光CARS / 濃度分布 / 界面極近傍
研究実績の概要

マイクロ熱流体デバイスの更なる性能向上・新機能発現に向けて,微小空間特有の熱流動現象を計測する必要があるが,色素や粒子を流れ場に添加する従来法では混入物による潜在的制約が不可避であった.本研究課題は,ラマン散乱光に着目することで混入物に頼らない非侵襲熱流動センシング法を開発し,異なる物質の界面 (異相界面) に適用することでマイクロ・ナノスケールの界面熱流動現象について考察する.平成26年度は,異相界面における現象解明に向けて,実流動場への適用を意識した光学システムの改善・検証に取り組んだ.具体的な実施内容を以下に記す.
1.エバネッセント波照射を用いた全反射ラマンイメージング法の有効性検証:前年度開発した全反射自発ラマンイメージング法の有効性を検証した.流れ場の条件 (レイノルズ数) や計測条件 (エバネッセント波スポットの位置) を変化させて散乱光の計測を行った結果,レイノルズ数が小さく,スポット位置が下流にある場合において,拡散の進行により各成分の濃度勾配が緩やかになることが確認された.
2.非線形ラマンセンシング (液流中の濃度計測) における非共鳴バックグラウンドノイズの低減:前年度までに構築したCARS光 (非線形ラマン散乱光の一種) センシングシステムの光路上に,新たに偏光板やλ/2板等を挿入することにより,非共鳴バックグラウンドノイズの影響を低減可能な偏光CARSシステムの構築を行った.
3.非線形ラマンセンシング (気流中の濃度計測) における非共鳴バックグラウンドノイズの影響検証,ならびにノイズの影響を受けにくい新規チャネルの設計:前年度までに構築したCARS光センシングシステムを用いて,チャネル素材であるアクリルやガラスから発生する非共鳴バックグラウンドノイズの影響について検証を行った。また、その結果をもとにノイズ発生を低減する新規チャネルの設計を行った.

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (12件)

  • [雑誌論文] Two-wavelength Raman imaging for non-intrusive monitoring of transient temperature in microfluidic devices2014

    • 著者名/発表者名
      Reiko KURIYAMA, Yohei SATO
    • 雑誌名

      Measurement Science and Technology

      巻: 25 ページ: 1-9

    • DOI

      10.1088/0957-0233/25/9/095203

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] An investigation of measurement condition for non-intrusive velocity determination based on thermal tracing by Raman imaging2014

    • 著者名/発表者名
      Reiko KURIYAMA, Yohei SATO
    • 雑誌名

      Journal of Thermal Science and Technology

      巻: 9 ページ: 1-11

    • DOI

      10.1299/jtst.2014jtst0014

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Non-intrusive Imaging of Concentration Distributions at Liquid-solid Interface Using Raman Scattering by Total Internal Reflection2015

    • 著者名/発表者名
      Tsukasa HATTORI, Tetsuro TATEISHI, Reiko KURIYAMA, Ken YAMAMOTO, Yohei SATO
    • 学会等名
      The International Workshop on Extended-nano Fluidics
    • 発表場所
      Tokyo (Japan)
    • 年月日
      2015-03-26 – 2015-03-26
  • [学会発表] Non-intrusive Measurement of Ion Concentration Distribution in Electrolyte Solution by CARS2015

    • 著者名/発表者名
      Takayuki MINAMI, Takeshi NOGUCHI, Ken YAMAMOTO, Reiko KURIYAMA, Yohei SATO
    • 学会等名
      The International Workshop on Extended-nano Fluidics
    • 発表場所
      Tokyo (Japan)
    • 年月日
      2015-03-26 – 2015-03-26
  • [学会発表] 全反射ラマン散乱光を用いた固液界面極近傍の濃度分布非侵襲イメージング2014

    • 著者名/発表者名
      服部司,立石哲郎,栗山怜子, 佐藤洋平
    • 学会等名
      日本機械学会 熱工学コンファレンス2014
    • 発表場所
      芝浦工業大学豊洲キャンパス(東京都・江東区)
    • 年月日
      2014-11-08 – 2014-11-08
  • [学会発表] CARS顕微鏡を用いた電解質溶液中におけるイオン濃度分布の非侵襲計測2014

    • 著者名/発表者名
      皆見貴幸,野口健之,栗山怜子,佐藤洋平
    • 学会等名
      日本機械学会 熱工学コンファレンス2014
    • 発表場所
      芝浦工業大学豊洲キャンパス(東京都・江東区)
    • 年月日
      2014-11-08 – 2014-11-08
  • [学会発表] CARS顕微鏡による混合気流の非侵襲濃度分布計測2014

    • 著者名/発表者名
      守屋まどか,山縣侑生,栗山怜子, 山本憲,佐藤洋平
    • 学会等名
      日本機械学会 熱工学コンファレンス2014
    • 発表場所
      芝浦工業大学豊洲キャンパス(東京都・江東区)
    • 年月日
      2014-11-08 – 2014-11-08
  • [学会発表] CARS Microscopic Measurement of Multiple Ion Concentration in Electrolyte Solutions2014

    • 著者名/発表者名
      Takeshi NOGUCHI, Saki FURUTA, Reiko KURIYAMA, Yohei SATO
    • 学会等名
      The 25th International Symposium on Transport Phenomena
    • 発表場所
      Krabi (Thailand)
    • 年月日
      2014-11-06 – 2014-11-06
  • [学会発表] Non-intrusive Concentration Measurement at Liquid-solid Interface by Total Internal Reflection Raman Imaging2014

    • 著者名/発表者名
      Tetsuro TATEISHI, Reiko KURIYAMA, Yohei SATO
    • 学会等名
      The 25th International Symposium on Transport Phenomena
    • 発表場所
      Krabi (Thailand)
    • 年月日
      2014-11-05 – 2014-11-05
  • [学会発表] Non-intrusive and Micron-resolution Sensing for Gas Mixture Flow Using CARS2014

    • 著者名/発表者名
      Yuki YAMAGATA, Kota OZAWA, Reiko KURIYAMA, Ken YAMAMOTO, Yohei SATO
    • 学会等名
      The 25th International Symposium on Transport Phenomena
    • 発表場所
      Krabi (Thailand)
    • 年月日
      2014-11-05 – 2014-11-05
  • [学会発表] Non-intrusive and Micron-resolution Detection of Chemical Species in Microchips Using CARS Microscopy2014

    • 著者名/発表者名
      Yohei SATO, Reiko KURIYAMA, Takeshi NOGUCHI, Yuki YAMAGATA, Tetsuro TATEISHI
    • 学会等名
      The 24th International Conference on Raman Spectroscopy
    • 発表場所
      Jena (Germany)
    • 年月日
      2014-08-11 – 2014-08-11
  • [学会発表] Development of Total Internal Reflection Raman Imaging for Non-intrusive Quantitative Visualization of Near-wall Concentration2014

    • 著者名/発表者名
      Reiko KURIYAMA, Tetsuro TATEISHI, Yohei SATO
    • 学会等名
      The 17th International Symposium on Applications of Laser Techniques to Fluid Mechanics
    • 発表場所
      Lisbon (Portugal)
    • 年月日
      2014-07-07 – 2014-07-07
  • [学会発表] CARS顕微鏡を用いた混合気流の非侵襲・高分解能センシング2014

    • 著者名/発表者名
      山縣侑生,小澤孝太,栗山怜子,佐藤洋平
    • 学会等名
      第51回日本伝熱シンポジウム
    • 発表場所
      アクトシティ浜松・コングレスセンター(静岡県・浜松市)
    • 年月日
      2014-05-23 – 2014-05-23
  • [学会発表] 全反射ラマンイメージング法によるマイクロチャネル流固液界面極近傍の濃度分布非侵襲計測2014

    • 著者名/発表者名
      立石哲郎, 栗山 怜子, 佐藤 洋平
    • 学会等名
      第51回日本伝熱シンポジウム
    • 発表場所
      アクトシティ浜松・コングレスセンター(静岡県・浜松市)
    • 年月日
      2014-05-21 – 2014-05-21

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公開日: 2016-06-01  

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