放電励起酸素ヨウ素レーザーの基礎研究

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10780293
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 赤塚 洋 東京工業大学, 原子炉工学研究所, 助教授 (50231808)
• Keywords: ヨウ素レーザー / 酸素プラズマ / 放電励起レーザー / 酸素分子準安定状態 / マイクロ波放電 / 原子炉廃炉用レーザー / 放電プラズマ / 励起状態生成消滅

Research Abstract

昨年度に引き続き数値解析を行い、その結果、レーザー発振に必要となる励起酸素の生成には、ガス温度が低く(1000K程度)、電子温度が高い(7000〜9000K)熱的に非平衡なプラズマが望ましいと言う結果が得られた。そこで、マイクロ波放電により比較的低気圧(0.5〜10Torr程度)の酸素プラズマを生成し、同プラズマの酸素ヨウ素レーザー媒質への応用の可能性について検証を行った。本プラズマは石英放電管内部において、2.45GHzのマイクロ波放電により生成される。放電条件としては、マイクロ波発振電力600W,放電圧力0.5〜10Torr、酸素ガス流量0〜0.5l/minであった。酸素原子励起準位からの発光スペクトルを分光分析し、原子励起数密度分布を測定した。その結果、プラズマは電離プラズマに特有な密度分布をしており、同プラズマが電離プラズマであることを確認した。電離プラズマでは原子励起数密度が原子基底状態数密度に比例することにより、同プラズマが圧力が高くなるにつれ、また下流に進むにつれ酸素分子の解離度が低下することを確認した。励起酸素O_2a^1Δの検出を試みたが、測光システムの検出効率に限界があり検出できなかった。ダブルプローブ法によりプラズマ下流域において電子温度と電子密度を測定した結果、それぞれ0.4〜5.0eV,10^8〜10^<12>cm^3となり、両者ともに高気圧放電となるにつれて低下する傾向が見いだされた。また励起酸素O_2a^1Δの生成に適した電子温度7000〜9000Kの条件が、放電圧力4〜10Torrの間で達成されることを確認した。以上本件級の結果、マイクロ波放電酸素プラズマ下流域において、マイクロ波出力600W,放電圧力4〜10Torrにおいて酸素ヨウ素レーザー触媒として適切な酸素プラズマが生成されている可能性があることが判明した。

Research Products

• [Publications] H.Akatsuka: "A Discharge Pumped Oxygen Iodine Laser"Bull.Res.Lab.Nucl.Reactor. 23. 43 (1999)
• [Publications] 赤塚 洋、砂糖史紀、鈴木正昭: "放電励起酸素ヨウ素レーザーの基礎研究"日本原子力学会1999年春の年会予稿集. 175 (1999)
• [Publications] 赤塚 洋、砂糖史紀、鈴木正昭: "放電励起酸素ヨウ素レーザーのための酸素プラズマパラメーター"秋季第60回応用物理学会学術講演会講演予稿集. 904 (1999)