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本研究では大気圧近傍の圧力差の小さい条件における圧力分布の定量可視化計測を実現する従来にない高感度検出法を開発する。従来から行われてきた塗膜の高度化等のPSP高感度化技術は全てそのまま活用でき、検出法の工夫により、大気圧近傍での圧力感度を高める。そのために、酸素分圧に応答する燐光の寿命と最大発光強度の両方を併用することで、圧力感度の大幅な向上を実現する。参照画像を必要とする方法と必要としない方法の両方を開発する。更に試験環境条件などを変更して最大感度を得る試験方法を開発する。
燐光の最大発光強度を利用する従来の方法は、酸素分圧一定で一様の静止時の燐光強度分布を参照情報として過渡的な強度分布をこれで規格化して相対的な強度分布を求める。従来の寿命法は金属錯体の励起が終わった直後から燐光強度の減衰プロセス中に2枚以上の画像を取得し、時間方向に規格化する。
本研究では、燐光の減衰中の発光強度の積分値を酸素分圧一定で一様の参照条件下で取得し、これを用いて過渡的な条件での積分値を規格化することで酸素分圧を求めた。この方法は従来の強度法と同様に参照画像が必要であるが、従来の二倍以上の感度で酸素分圧を測定することに成功した。また、減衰プロセス中の複数画像ではなく、減衰開始前の最大発光強度で、減衰中の発光強度の積分値を規格化することで、圧力を求める方法も開発した。この方法は参照画像が不要である点では従来の寿命法と同じであり、感度は従来の寿命法より大幅に向上した。
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