極超音速飛行体空力加熱評価のための非平衡反応性プラズマ分光法の開発

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本年度は,プラズマ発生装置による空気プラズマの発光温度測定と,バーナー火炎中のNOのレーザー誘起蛍光法による温度測定を行った.(1) プラズマ発生装置による空気プラズマの温度測定誘導結合プラズマ(ICP:Inductively Coupled Plasma)装置の作成を完了して,分光器とCCDカメラを用いて0.06〜0.7Torrの低圧空気の発光分光スペクトルを280〜450nmの波長領域で測定した.発光スペクトルからは,N2,NO,N_2^+の化学種が同定できた.又,NASAのNEQAIRプログラムのスペクトルデータを基にして,最も強く観測される窒素分子スペクトルを解析して,その振動温度を決定した.測定した圧力範囲では,4000〜6000Kの温度を得た.又,圧力の低いほど温度が高い傾向を得た.これは,低圧ほど分子1個に対するエネルギー供給が大きくなるためであると考えられる.(2) 火炎中のNOのレーザー誘起蛍光法による温度測定大気圧・当量比1のメタン-空気予混合火炎中に,Nd:YAGレーザーの第3高調波である波長355nmを用いて色素レーザーを励起して,452nm近傍の波長を発振させ,BBO結晶を用いて倍波を発生させ,225,178nmと226.575nmの異なる2つの励起線を用いた場合の247nm近傍の蛍光スペクトル平面分布を,干渉フィルターとCCDカメラを用いて,別々に測定して,強度比から温度分布を決定した.又,レーリー散乱によっても温度決定ができるため,両者を比較した.その結果,1000〜2000kの範囲で,2つの温度測定値は約5%以内の差にあることが分かり,測定結果を妥当なものと判断した.