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2008 年度 実績報告書

分子線実験と数値実験の融合による気体‐表面相互作用の詳細解明

研究課題

研究課題/領域番号 19656048
研究機関名古屋大学

研究代表者

新美 智秀  名古屋大学, 大学院・工学研究科, 教授 (70164522)

研究分担者 山口 浩樹  名古屋大学, 大学院・工学研究科, 講師 (50432240)
松田 佑  名古屋大学, 大学院・工学研究科, 助教 (20402513)
キーワード高クヌッセン数 / 気体-表面相互作用 / REMPI / 適応係数
研究概要

本研究では実験及び数値実験を実施することにより気体-表面相互作用の詳細を明らかにすることを目的とした.速度と方向の揃った分子線を用いて散乱形態を測定する分子線散乱実験と平均化された統計量としての経験的なパラメータであるエネルギー適応係数を結び付けることによって,相互作用の詳細を明らかにする.
まず,光学的非接触測定法である共鳴多光子イオン化(REMPI)法を用いて分子線の内部状態を明らかにすることを試みた.REMPI法はレーザー光により気体分子をイオン化する手法であり,高感度かつ回転エネルギー分布を取得できることが特徴である.排気系や真空装置を改善することにより真空装置内を超高真空に維持可能となり,窒素分子線のREMPIスペクトルの取得に成功した.その結果,導出された回転温度は理論的な並進温度とは明らかに異なっており,自由度間非平衡が生じていることが明らかとなった.
また,エネルギー適応係数に関して,金属細線を低圧力下で通電加熱することにより気体分子へのエネルギー移動量を測定するLow-Pressure法を用いて,白金表面に対する窒素,酸素,アルゴンのエネルギー適応係数の取得に成功し,既存の結果とも良い一致を示すことを確認した.さらにシリコンを用いて同様の手法による測定を試み,潜在する問題を明らかにした.
分子線散乱実験による詳細条件とエネルギー適応係数取得実験における平均化された統計量の関係を明らかにするため,分子動力学法を用いて解析した.その結果,詳細条件の結果のみを利用して定性的な予測がある程度可能なことを明らかにした.
また,固体表面に塗布することで圧力を測定可能な感圧塗料を対象として,気体-表面相互作用についての解析も実施した.感圧塗料は固体表面へ向かう数流束を計測していると考えられることが分かり,実験的に相互作用を解明する手法として有用であることが明らかとなった.

  • 研究成果

    (17件)

すべて 2009 2008

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (16件)

  • [雑誌論文] 高クヌッセン数流れへの適用を通した感圧塗料の測定原理についての一考察2009

    • 著者名/発表者名
      山口浩樹, 松田佑, 森英男, 新美智秀
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集(B編) 75-752(印刷中)

    • 査読あり
  • [学会発表] 感圧分子膜によるマイクロ流の圧力分布計測2008

    • 著者名/発表者名
      松田佑
    • 学会等名
      第25回センサ・マイクロマシンと応用システムシンポジウム
    • 発表場所
      沖縄コンベンションセンター
    • 年月日
      20081022-20081024
  • [学会発表] Detection of Nitrogen Molecular Beam and Analysis of Rotational Energy by REMPI2008

    • 著者名/発表者名
      H. Mori
    • 学会等名
      The 7^<th> JSME-KSME Thermal & Fluids Engineering Conference
    • 発表場所
      Sapporo, Japan
    • 年月日
      20081013-20081016
  • [学会発表] Molecular Dynamics Study on Rare Gas Scattering from Graphite2008

    • 著者名/発表者名
      H. Yamaguchi
    • 学会等名
      The 7^<th> JSME-KSME Thermal & Fluids Engineering Conference
    • 発表場所
      Sapporo, Japan
    • 年月日
      20081013-20081016
  • [学会発表] Development of Pressure Sensitive Molecular Film for Measurement in Micro-Flows2008

    • 著者名/発表者名
      Y. Matsuda
    • 学会等名
      The 7^<th> JSME-KSME Thermal & Fluids Engineering Conference
    • 発表場所
      Sapporo, Japan
    • 年月日
      20081013-20081016
  • [学会発表] 高クヌツセン数流れに対する感圧塗料の適用について2008

    • 著者名/発表者名
      山口浩樹
    • 学会等名
      日本流体力学会年会2008
    • 発表場所
      神戸大学
    • 年月日
      20080904-20080907
  • [学会発表] マイクロ気体流れ計測のための感圧分子膜の開発2008

    • 著者名/発表者名
      松田佑
    • 学会等名
      日本流体力学会年会2008
    • 発表場所
      神戸大学
    • 年月日
      20080904-20080907
  • [学会発表] Ar-Pt(111)系を用いた分子線散乱実験及び適応係数測定の分子動力学解析2008

    • 著者名/発表者名
      山口浩樹
    • 学会等名
      日本機械学会2008年度年次大会
    • 発表場所
      横浜国立大学
    • 年月日
      20080803-20080807
  • [学会発表] 高クヌツセン数流れに適した感圧高秩序分子膜の開発2008

    • 著者名/発表者名
      内田徹
    • 学会等名
      日本機械学会2008年度年次大会
    • 発表場所
      横浜国立大学
    • 年月日
      20080803-20080807
  • [学会発表] 感圧塗料を用いた容器内積層回転円板表面の圧力分布計測2008

    • 著者名/発表者名
      林田将也
    • 学会等名
      日本機械学会2008年度年次大会
    • 発表場所
      横浜国立大学
    • 年月日
      20080803-20080807
  • [学会発表] Measurement and Analysis of Rotational Energy of Nitrogen Molecular Beam by REMPI2008

    • 著者名/発表者名
      H. Mori
    • 学会等名
      26^<th>International Simposium on Rarefied Gas Dynamics
    • 発表場所
      Kyoto, Japan
    • 年月日
      20080721-20080725
  • [学会発表] Molecular Dynamics Study of Rare Gas-Graphite (0001)Surface Scattering2008

    • 著者名/発表者名
      H. Yamaguchi
    • 学会等名
      26^<th>International Simposium on Rarefied Gas Dynamics
    • 発表場所
      Kyoto, Japan
    • 年月日
      20080721-20080725
  • [学会発表] Development of Pressure Sensitive Molecular Film as a Measurement Technique for Micro-Flows2008

    • 著者名/発表者名
      Y. Matsuda
    • 学会等名
      26^<th>International Simposium on Rarefied Gas Dynamics
    • 発表場所
      Kyoto, Japan
    • 年月日
      20080721-20080725
  • [学会発表] Measurement of rotational energy of nitrogen molecular beam by REMPI2008

    • 著者名/発表者名
      H. Mori
    • 学会等名
      14^<th> International Symposium on Applications of Laser Techniques to Fluid Mechanics
    • 発表場所
      Lisbon, Portugal
    • 年月日
      20080707-20080710
  • [学会発表] Development of Pressure Sensitive Molecular Film with nanometer-order thickness2008

    • 著者名/発表者名
      H. Mori
    • 学会等名
      The 13^<th> International Symposium on Flow Visualization
    • 発表場所
      Nice, France
    • 年月日
      20080701-20080704
  • [学会発表] 高クヌツセン数流れに適した感圧分子膜の開発2008

    • 著者名/発表者名
      内田徹
    • 学会等名
      第45回日本伝熱シンポジウム
    • 発表場所
      筑波国際会議場
    • 年月日
      20080521-20080523
  • [学会発表] 感圧塗料による回転円盤表面の圧力分布計測2008

    • 著者名/発表者名
      林田将也
    • 学会等名
      第45回日本伝熱シンポジウム
    • 発表場所
      筑波国際会議場
    • 年月日
      20080521-20080523

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公開日: 2010-06-11   更新日: 2016-04-21  

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