| 研究課題/領域番号 |
19204057
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
田中 雅慶 九州大学, 総合理工学研究院, 教授 (90163576)
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| 研究分担者 |
河野 光雄 中央大学, 総合政策学部, 教授 (00038564)
吉村 信次 九州大学, 核融合科学研究所, 助教 (50311204)
牟田 浩司 九州大学, 総合理工学研究院, 助教 (10219850)
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| キーワード | 反E×B渦 / プラズマ / 誘起蛍光ドップラー分光 / 半導体レーザー / 中性粒子 / 流れ場 / 可視化 / 電荷交換反応 |
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| 研究概要 |
中性粒子の流れと相互作用するプラズマの渦形成過程を調べるため、半導体レーザーを用いた誘起蛍光ドップラー分光システムの開発を行った。これまで、反E×B方向に回転する渦が観測されているが、その駆動力に関しては電荷交換相互作用による運動量輸送が本質的であると考えられている。これを証明するためには、中性粒子の流れ場を可視化することが本質的に重要である。平成19年度は、半導体レーザーを導入し、誘起蛍光(LIF)ドップラー分光システムの構築と初期実験を行った。システムの開発に当たっては、計測系のSIN比をいかに改善するかが重要な課題であった。そのため、レーザー出力を高速変調し(100kHz)、ロックイン検出することによってS/Nの改善をはかり、誘起蛍光スペクトルの観測に成功した。
レーザー発振周波数の絶対較正には、ビーム光の一部を取り出してヨウ素セルに通し、その吸収スペクトルを基準周波数として採用した。また、ファブリ・ペロー共振器の共振出力(共振間隔294MHz)を用いて、周波数軸の目盛りを決定した。波長掃引したときの誘起蛍光スペクトルは中性粒子の速度分布関数を表わしているが、そのピーク位置からドップラーシフト量を決定し流速を求めた。本実験で高精度の流速測定システムを構成するということは、いかに高精度な周波数較正法を実現するかにかかっている。これまでの実験で、LIFドップラー分光システムはΔf〜20MHzの精度であり、10m/sの流速まで測定できることが明らかになった。現在の測定精度はヨウ素の吸収スペクトルの温度による揺らぎやドップラー広がりによって制限されており、この点を改善すればさらに測定精度を向上さられることが分った。現在、さらなる高精度化のためドップラー広がりの影響を受けない、飽和吸収分光法を周波数較正法として採用することを検討している。
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