2019 年度実施状況報告書

静電浮遊法を利用した高温融体の定圧比熱温度依存性の計測

研究課題

研究課題/領域番号	18K04002
研究機関	国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構
研究代表者	石川毅彦国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 教授 (00371138)
研究期間 (年度)	2018-04-01 – 2021-03-31
キーワード	高温融体 / 浮遊 / 輻射率 / 定圧比熱 / 偏光計測
研究実績の概要	本研究は、申請者らが独自に開発を進めてきた静電浮遊法による高温融体測定システムに定圧比熱の温度依存性を測定する機能を付加するものである。これにより、容器を用いた方法では測定が困難な高温融体の定圧比熱を幅広い温度範囲で計測し、高温融体の熱物性データの拡充を促進することを目的としている。測定法の確立には、エリプソメータによって特定波長の輻射率の絶対値を測定する必要がある、この測定と分光器による（相対的、広波長範囲）輻射率測定結果を合わせて、幅広い分光放射率を得、これを基に全半球放射率を算出する。本年度は、測定器から送信されるストークスパラメータを受け取り、輻射率をリアルタイムで算出するプログラムの作成を行なった。また、昨年度製作した簡易静電浮遊炉についてプログラムの改良を行って、安定して試料が浮遊出来ることを確認した。浮遊試料からの反射強度が非常に弱く、安定したストークスパラメータ信号を得ることが困難であることが判明した。また、入射角によって信号が大きく変化することが明らかとなった。このため、昨年度実施したアルミ蒸着ミラーを用いたシステムに立ち返って、最適な入射角の設定等について確認を進めている。年度末に最適なレーザー強度を探索すべく、レーザー出力を上げたところ、偏光計が故障した。来年度早々に修理を行って、実験を再開する予定である。また、熱物性データの拡充として、Si-Cr合金の輻射率測定および定圧比熱測定を実施して学会発表および論文投稿を行った。（この論文は年度末に採択された。）
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簡易の静電浮遊装置を用いて常温球形試料にレーザーを照射して、反射光を偏光計で測定した。反射光の強度が予想以上に小さく、SNの高いデータが得られなかった。このため、高温の静電浮遊炉への取り付けは延期して、偏光計の特性評価や、良いSNを得るための入射角の設定等、基本的な実験に時間を割いている。年度末の実験中に偏光計が故障したこともあり、当初のスケジュールより数ヶ月遅れ気味である。
今後の研究の推進方策	偏光計の修理を速やかに行って、修理完了次第実験を再開する。修理を行っている間に、これまでのデータを整理してSN比向上の方策を検討する。また、高温用の静電浮遊炉への組み込みに向けて、必要となる光学機器や設置用治具の製作を前倒しで進め、数ヶ月の遅れを取り戻す予定である。
次年度使用額が生じた理由	今年度は、偏光計の機能確認を終了して、高温融体を浮遊させる高真空静電浮遊炉に偏光計を取り付けるために必要な光学系を購入する予定であったが、偏光計の機能確認に予定以上の時間がかかった上、解決すべき問題も明らかになってきたため、光学系の設計および部品の購入を次年度に先送りすることとした。