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表面回折光学系を用いた熱放射スペクトル制御

使用表面衍射光学器件进行热辐射光谱控制

基本信息

批准号：
16656021
负责人：
湯上浩雄
金额：
$ 2.18万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2005
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-16656021/
关键词：
回折格子熱放射熱光起電力発電 FDTD マイクロマシニング

项目摘要

本研究では,高温物体の表面に波長と同程度の周期構造(回折格子)を形成することにより、熱放射スペクトルの制御を行い、熱光発電システムや化学反応プロセス等の高効率な熱利用システムを構築することを目的としている。昨年度の研究において、Maxwell方程式の厳密解を求めるシミュレーションコードにより、各システムに最適な微細構造の決定を行うとともに、可視領域の輻射スペクトルを選択的に放射する表面ナノ構造体を高融点金属に作製するためのプロセス研究を行ってきた。この成果にもとずき、本年度は以下の研究を行った。1.昨年度までに整備したフーリエ赤外分光器を中心とした熱放射スペクトルの絶対値を測定する装置により,単結晶および多結晶タングステン試料表面に製作した表面回折格子からの熱放射を測定し、キャビティ深さと熱放射スペクトルについて系統的に調べた。その結果、キャビティ深さが浅い場合は、表面プラズモンポラリトン共鳴による放射が観測されるが、キャビティ深さの増大とともに、孤立したキャビティ内部の電磁波モードからの放射が支配的となることが分かった。2.光学定数が複雑な分散関係を示す材料に適応可能なFDTDプログラムコードを開発して,構造との共鳴効果による熱放射スペクトルへの影響を定量的に解析すると共に、実験結果との比較を行った。その結果、開発したFDTDコードにより、熱放射スペクトルが再現でき、実験と定量的な比較が出来る事が分かった。3.これまでの研究成果の取りまとめを行と共に、今後の研究の方向性や更に研究すべき課題について検討した。

The purpose of this study is to construct a high-efficiency thermal utilization system with periodic structures (folded lattices) at the same wavelength on the surface of high-temperature objects, such as thermal radiation control, thermo-optical transmission, chemical reaction, etc. In the past year, the research on the solution of Maxwell equation, the determination of the optimal microstructure for each system, the radiation in the visible field, the selection of radiation, the surface structure and the high melting point metal were carried out. This year, the following research activities were carried out. 1. In the past year, the equipment for measuring the thermal radiation of the center of the red spectrometer was prepared. The equipment for measuring the thermal radiation of the center of the red spectrometer was prepared. The equipment for measuring the thermal radiation of the center of the red spectrometer was prepared. The equipment for measuring the thermal radiation of the center of the red spectrometer was prepared. The result is that the surface of the electromagnetic wave can be separated from the surface of the electromagnetic wave. 2. Optical properties show the dispersion relationship between materials and possible FDTD solutions. Structural properties show the influence of thermal radiation on the properties of materials. The results, development, thermal emission, and quantitative comparisons are presented. 3. The research results of this paper are collected and discussed together, and the direction of future research is discussed.

项目成果

期刊论文数量（12）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Thermophotovoltaic generation with selective radiators based on tungsten surface gratings

DOI：
10.1063/1.1807031
发表时间：
2004-10
期刊：
Applied Physics Letters
影响因子：
4
作者：
H. Sai;H. Yugami
通讯作者：
H. Sai;H. Yugami

Thermal emission properties of Al203/Er3A15012 eutectic ceramics

Al203/Er3A15012共晶陶瓷的热发射性能

DOI：
发表时间：
2005
期刊：
Journal of the European Ceramic Society 25・8
影响因子：
0
作者：
Nakagawa N;Ohtsubo H;Waku Y;Yugami H
通讯作者：
Yugami H

Compact TPV Generation System Using Al2O3/Er3Al5O12 Eutectic Ceramics Selective Emitters

使用 Al2O3/Er3Al5O12 共晶陶瓷选择性发射器的紧凑型 TPV 发电系统

DOI：
发表时间：
2005
期刊：
Proceedings for the 6th International Conference on the Thermophotovoltaic Generation of Electricity AIP-738
影响因子：
0
作者：
Y.Adachi;H.Yugami
通讯作者：
H.Yugami

Tuning of the thermal radiation spectrum in the near-infrared region by metallic surface microstructures

DOI：
10.1088/0960-1317/15/9/s12
发表时间：
2005-09-01
期刊：
JOURNAL OF MICROMECHANICS AND MICROENGINEERING
影响因子：
2.3
作者：
Sai, H;Kanamori, Y;Yugami, H
通讯作者：
Yugami, H

Thermophotovoltaic Generation with Microstructured Tungsten Selective Emitters

使用微结构钨选择性发射器进行热光伏发电

DOI：
发表时间：
2004
期刊：
Proceedings of the Sixth Conference on Thermophotovoltaic Generation of Electricity
影响因子：
0
作者：
H.Sai;T.Kamikawa;Y.Kanamori;K.Hane;H.Yugami;M.Yamaguchi
通讯作者：
M.Yamaguchi