非平衡プラズマと触媒による協奏的原子化プロセスと精密ウラン同位体分析の実現

利用非平衡等离子体和催化剂实现协同原子化过程和精确铀同位素分析

基本信息

批准号：
21H01858
负责人：
桑原彬
金额：
$ 10.98万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

2022年度は、①誘電体バリアー放電（DBD）プラズマ装置のジェット長定量・安定作動、②アブレーションプラズマの分光測定、③ウラン分析環境の構築を実施した。①アルゴンガスを用いたジェット型のDBDプラズマ装置について、安定作動可能な円筒型の電極間距離が9mmであることを確認した。また、大気圧下で動作させCCDカメラによるジェット長の定量を行った。その結果、アルゴン流量3L/min（流速3m/s）で最大の40mmであることが確認された。また、浮遊電位の金属をジェット中に設置することで、電子密度の向上が見込めることが示されたものの、出口近傍ではプローブによる攪乱が生じることでダブルプローブによる電子密度の計測が困難であることが確認された。②及び③では、最終目標である二酸化ウランを模擬サンプルとして適用できる環境を整備することができた。次に、ナノ秒パルスレーザーのアブレーションで発生するウラン原子の伝播挙動とスペクトル形状の時空間情報の計測を実施した。主な成果として、重元素であるウラン原子は、2021年度の成果であるアルミニウム原子よりも遅い速度で真空中を伝播すること、通常真空中では見られない2つのプルーム層に層分離してしまうこと、スペクトル分裂（ドップラー分裂）が観測されないこと、に関する重要な結果を得ている。これらの実験は、ウラン原子の基底準位からの吸収線（394.382nm）を用いて実施されたが、低励起準位からの吸収線である（404.268nm）についても光学的Time-of-Flight計測から伝播速度を計測することに成功した。

In fiscal 2022, 1) 1) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 3 1) It was confirmed that the jet type使用氩气的DBD等离子体设备具有稳定的圆柱型电极距离9毫米的操作。此外，在大气压下运行时，使用CCD摄像头定量射流长度。结果，已经证实，最大氩气流速在3L/min时为40 mm（流速为3m/s）。此外，尽管已经证明，在喷气机中安装具有浮动电势的金属可以提高电子密度，但已证实，由于探测器附近的探针引起的干扰，很难使用双探针测量电子密度。在②和③中，我们能够创建一个环境，最终目标，即二氧化铀，可以作为模拟样本应用。接下来，测量了有关纳秒脉冲激光和光谱形状消融产生的铀原子传播行为的时空信息。主要结果与以下事实有关：重元铀原子以比铝原子慢的速率在真空中传播，这是2021年的结果，分为两个羽状层，通常在真空中通常不会看到，而光谱分裂的缺乏（多普勒拆分）。这些实验是使用来自铀原子（394.382 nm）的基础水平的吸收线进行的，但是我们也能够测量来自光学飞行时间测量值的传播速度，这是来自低激发水平的吸收线（404.268 Nm）。

项目成果

期刊论文数量（22）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

レーザー共鳴イオン化質量分析のためのレーザーアブレーション原子化の基礎検討

激光共振电离质谱激光烧蚀雾化基础研究

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
桑原彬;村上健太;富田英生;榎田洋一
通讯作者：
榎田洋一

低圧化におけるアブレーションプルーム中のAl原子のレーザー吸収分光計測

低压烧蚀羽流中铝原子的激光吸收光谱测量

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
村上健太;桑原彬;澤田佳代;榎田洋一
通讯作者：
榎田洋一

研究業績等

研究成果等

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Novel isotope analysis method using a supersonic plasma jet combined with diode laser absorption spectroscopy

使用超音速等离子体射流与二极管激光吸收光谱相结合的新型同位素分析方法

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Naoya Kuse;Takeshi Yasui and Kaoru Minoshima;Akira Kuwahara
通讯作者：
Akira Kuwahara

Translational Temperature and Column Density Measurement of Laser Ablation Plasma Generated by Nanosecond Pulsed Laser

纳秒脉冲激光产生的激光烧蚀等离子体的平移温度和柱密度测量

DOI：
10.34377/aps.30.2_65
发表时间：
2022
期刊：
Applied Plasma Science
影响因子：
0
作者：
Masanori Nishiura;Ryo Kageyama;Ryosuke Nakamura,　Tatsutoshi Shioda;桑原　彬，松井　信，水嶋　祐基
通讯作者：
桑原　彬，松井　信，水嶋　祐基