| 研究課題/領域番号 |
16K18035
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| 研究機関 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 |
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研究代表者 |
山口 祐 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 研究員 (80612176)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | レーザー誘起格子 / 燃焼 / 温度 |
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| 研究実績の概要 |
本課題では、レーザー誘起格子分光（LIGS）法を用い、1000℃超の高温域での燃焼過程の高速かつ高精度な温度測定法を開発することを目的とする。平成２８年度では、H2O分子・OHラジカルの吸収帯の調査および波長と光学幾何配置による格子生成条件の検証を実施した。さらに、当該波長に適合したパルスレーザーによるLIGS測定系の設計およびレーザー格子集光光学系のパルスエネルギーに関する基礎測定を行った。平成２９年度では、ポンプ・プローブ光の共焦光学系の最適化、回折光の発生条件の同定を進め、LIGS測定の実現を図った。さらに、ポンプレーザーのビーム形状・交差位置の評価および誘起格子の安定化を進め、測定分解能を向上に取り組んだ。
具体的には、900nm付近の吸収帯でポンプレーザーの交差および回折光のアライメントが簡便かつ高精度になるように光学系を設計した。その光学系を構築したところ、プローブレーザーの回折光が観測できない現象が発生した。原因を調査したところ、光学系内のエッジミラーの劣化によるポンプビームの形状劣化が発生しているとわかり、ミラーを交換したところ回折光が再現できるようになった。また、高速オシロスコープからのデータ収録・解析ソフトウェアを制作し、システムに同期できるよう組み込んだ。
今後は、パルスレーザーに同期した減衰信号の高速検出測定において、火炎背景光による影響の低減によるS/N比向上、格子間隔の調整による減衰周期の相関関係を調べる他、熱電対法や粒子の二色放射温度測定を実施し、LIGS測定システムの温度範囲、分解能を検証すると同時に、温度測定における不確かさを評価する。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
平成２９年度では、ポンプ・プローブ光の共焦光学系の最適化、回折光の発生条件の同定を進め、LIGS測定の実現を図った。さらに、ポンプレーザーのビーム形状・交差位置の評価および誘起格子の安定化を進め、測定分解能を向上に取り組んだ。吸収帯でポンプレーザーの交差および回折光のアライメントが簡便かつ高精度になるように光学系を設計したが、プローブレーザーの回折光が観測できない現象が発生した。原因を調査したところ、光学系内のエッジミラーの劣化によるポンプビームの形状劣化が発生しているとわかり、ミラーを交換したところ回折光が再現できるようになった。
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| 今後の研究の推進方策 |
パルスレーザーに同期した減衰信号の高速検出測定において、火炎背景光による影響の低減によるS/N比向上、格子間隔の調整による減衰周期の相関関係を調べる他、熱電対法や粒子の二色放射温度測定を実施し、LIGS測定システムの温度範囲、分解能を検証すると同時に、温度測定における不確かさを評価する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
（理由）
平成2９年度ではLIGS光学系の構築のため、検出系のためのLIGS光学系の誘起波長最適化のためのパルスレーザーの整備およびマルチチャンネル分光器、高速フォトディテクタ等の光学部品の購入を計画していたが、新規設計したLIGS光学系の回折光観測が再現せず、その原因調査に時間がかかったため、検出系に使用する光学部品および改造の仕様が確定できなかった。
（使用計画）
次年度使用額として請求した経費は、当初平成2９年度に予定していたパルスレーザーの整備およびマルチチャンネル分光器、高速フォトディテクタ等の光学部品の調達に使用する。また、学会・論文発表における成果発信のために使用する。
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