Development of three-dimensional measurement method of velocity distribution function by using ghost imaging absorption spectroscopy

鬼成像吸收光谱三维速度分布函数测量方法的发展

• 批准号: 20K20914
• 负责人: 荒巻 光利
• 金额: $ 4.16万
• 依托单位: Nihon University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-07-30 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K20914/
• 关键词: ゴーストイメージング; 吸収分光法; プラズマ分光; シングルピクセルイメージング; 構造化照明; 吸収分光

光の吸収から物質の濃度を得る吸収分光法はプラズマに限らず，さまざまな分野において簡便な測定法として用いられている．一方で，吸収分光法は光の伝播路で積分された情報しか得られないという大きな欠点がある．本研究では光の伝搬方向に空間分解能を有するゴーストイメージング吸収分光法を提案している．今年度は，開発したゴーストイメージング吸収分光システムを高密度ヘリコン波プラズマ実験装置に適用した．プラズマは13.56MHz，500Wの高周波電力をヘリカルアンテナに印加することで生成されている．ガス種はヘリウムで，磁場配位は約600Gで一様とした．準安定ヘリウム原子の1083nmの遷移による吸収を測定する．このため，構造化照明を生成するための光源は1083nmのDFBレーザーに変更した．ここでは，DFBレーザーの波長を吸収係数が大きい276.73THz（1083.32nm）に固定して，ゴーストイメージング吸収分光測定を行った．コイル間隔が狭いためDMDに入射する照明光学系は折り曲げた配位で構成されている．ヘリコン波プラズマ装置の下流に設置された終端板近傍で準安定ヘリウム原子の空間分布を可視化するため，17mm×27 mmの構造化照明を結像させた．プラズマの有無で透過光強度分布を測定して吸収率の空間分布を得る．その結果，終端板直前では吸収率が低く，プラズマ上流に向かって増加する吸収率分布が観測された．このことは，装置上流でプラズマ密度が高く，終端板表面で消滅するプラズマの分布と整合性のある結果であり，ゴーストイメージング吸収分光法によって準安定ヘリウム原子の分布が可視化できることを示した．

The concentration of light absorbing substances can be determined by absorption spectrometry. On the one hand, the absorption and spectroscopy method integrates the information on the transmission path of the light and obtains a large amount of information. In this study, we propose a new method for the spatial resolution of light in the light transfer direction. This year, the development of high-density optical absorption spectroscopy equipment is applicable. High frequency power of 13.56MHz, 500W is generated. The magnetic field coordination is about 600G. Absorption measurements of quasi-stable atoms at 1083nm. The light source of structured illumination is 1083nm. The absorption coefficient of the wavelength of DFB is 276.73 THz (1083.32 nm). The illumination optical system is composed of a narrow space and a DMD incidence. The downstream setting of the device is near the terminal plate, and the spatial distribution of the quasi-stable atoms is visualized. The structured illumination of 17mm×27 mm is used for imaging. The intensity distribution of transmitted light was measured and the spatial distribution of absorbance was obtained. As a result, the absorption rate of the terminal plate is low, and the absorption rate distribution of the upstream plate is increased. The density of the upper flow of the device is high, and the distribution of the terminal plate is integrated. As a result, the distribution of atoms in the terminal plate is visualized by absorption spectroscopy.

项目成果

ゴーストイメージングのプラズマ吸収分光法への導入に関する検討

鬼影成像引入等离子体吸收光谱的研究

• 发表时间: 2020
• 作者: 荒巻光利;福田一貴
• 通讯作者: 福田一貴

ゴーストイメージング吸収分光法のための高速データ処理プログラムの開発

鬼成像吸收光谱高速数据处理程序的开发

• 发表时间: 2022
• 作者: Chuang Chien-Wen;Souma Seigo;Moriya Ayumi;（省略）;Kumigashira Hiroshi;Takahashi Takashi;Yonezawa Shingo;Paglione Johnpierre;Maeno Yoshiteru;Sato Takafumi;山口一樹，藤村哲也，大舘暁，長壁正樹，荒巻光利
• 通讯作者: 山口一樹，藤村哲也，大舘暁，長壁正樹，荒巻光利

Fundamental plasma research by using high-precision spectroscopy techniques

使用高精度光谱技术进行基础等离子体研究

• 发表时间: 2022
• 作者: Kimura Atsushi;Arai Tadashi;Ueno Miho;Oyama Kotaro;Yu Hao;Yamashita Shinichi;Otome Yudai;Taguchi Mitsumasa;M. Aramaki
• 通讯作者: M. Aramaki

ゴーストイメージング技術のプラズマ分光への展開

重影成像技术在等离子体光谱中的应用

• 发表时间: 2021
• 作者: Kim Woo Jin;Oh Taekoo;Song Jeongkeun;Ko Eun Kyo;Li Yangyang;Mun Junsik;Kim Bongju;Son Jaeseok;Yang Zhuo;Kohama Yoshimitsu;Kim Miyoung;Yang Bohm-Jung;Noh Tae Won;白藤 立;荒巻光利
• 通讯作者: 荒巻光利

ゴーストイメージング吸収分光法のための構造化照明の開発

鬼影成像吸收光谱结构照明的发展

• 发表时间: 2020
• 作者: Fuyuki Nabeshima;Yuma Kawai;Naoki Shikama;Yuki Sakishita;Andreas Suter;Sang Eun Park;Tadashi Adachi;Atsutaka Maeda;福田一貴，荒巻光利
• 通讯作者: 福田一貴，荒巻光利