微小動力環境における凝固、結晶成長のその場観察

微功率环境下凝固和晶体生长的原位观察

• 批准号: 63302058
• 负责人: 堀内 良
• 金额: $ 9.66万
• 依托单位: Institute of Space and Astronautical Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Co-operative Research (A)
• 财政年份: 1988
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1988 至 1989
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-63302058/
• 关键词: その場観察; 凝固; 結晶成長; クイクログラビティ; マイクログラビティ; 干渉顕微鏡

昨年度、開発した種々の光学観察システムを用いて、宇宙空間の微小重力環境の利用を最終的な目的とした地上予備実験を行ない以下の様な結果を得た。(1)固液界面の安定性のin-situ評価、融液からの凝固、結晶成長において固液界面の安定性は、組成的過冷却の理論では界面前方の温度勾配と濃度勾配の代償から決められる。本研究では二波長の共通光路型の顕微干渉計により、非定常凝固過程における温度勾配と濃度勾配を非接触で測定することによる界面不安定化のクライテリオンの検証を行なった。表面張力を駆動力としたマランゴニ対流挙動の解明を行なうため、落下塔(持続時間:10秒)を利用した直接観察装置を試作し、数値計算の併用により短時間で上記対流挙動の観察を行なうため実験条件を解析した。その結果、10秒の短時間微小重力環境であっても、マランゴニ対流挙動の観察が可能であり、また数値計算はそれを支えるに十分な精度があることが確認された。(3)水溶液からの結晶(Cdl_2)成長過程の観察に上記の共通光路型顕微干渉計を適用し、表面ステップの運動と表面過飽和度との関係を調べ、併せて小型ロケット(持続時間〜6分)を用いた微小重力実験の実験条件の検討を行なった。(4)小型マイケルソン干渉計を用いて、半導体、イオン結晶の成長速度、ステップの移動速度の測定を試みた。現在の状況では試料光および参照光の分割比等の最適化が十分でなく、コントラストの大きな干渉縞を得るには今後更に検討が必要であることが明らかになった。

In the past year, the development of optical detection systems, the use of outer space microgravity environment, the ultimate goal and the implementation of the following results (1)In-situ evaluation of solid-liquid interface stability, solidification of melt and crystallization growth, theoretical supercooling of composition, temperature matching in front of interface, compensation of concentration matching, etc. In this study, the identification of interface instability in the two-wavelength common optical path micro-interference measurement, temperature matching, concentration matching and non-contact measurement of unsteady solidification process was studied. The surface tension is measured by the dynamic force and the falling tower (holding time:10 seconds). The direct observation device is used for trial operation and the numerical value calculation is used for short time to record the dynamic force and the falling tower condition. Results: 10 seconds of microgravity observation (3)The observation of the crystal growth process in aqueous solution was carried out by using the common optical path type micro-dry meter, the relationship between the surface temperature and the surface supersaturation, and the micro-gravity condition. (4)Measurement of the growth rate and movement speed of small semiconductor crystals The optimization of the split ratio between the sample light and the reference light is necessary in the future.

项目成果

塚本勝男: 日本結晶成長学会誌. 15. 78-89 (1988)

Katsuo Tsukamoto：日本晶体生长学会杂志 15. 78-89 (1988)。

T.Nishinaga,K.W.Benz and A.N.Danilewsky: "TYPE II STRIATION UNDER MICROGRAVITY," Proc.6th Space Utillization Symposium.397-401 (1989)

T.Nishinaga、K.W.Benz 和 A.N.Danilewsky：“微重力下的 II 型条纹”，Proc.6th Space Utillization Symposium.397-401 (1989)

Y.Fukunaka.;T.Yamamoto.;Y.Kondo.: Electrochem.Acta.

Y.Fukunaka.；T.Yamamoto.；Y.Kondo.：电化学学报。

江阪久雄 他: 日本マイクログラビティ応用学会会報(JASMA). 6.

Hisao Esaka 等人：日本微重力应用协会 (JASMA) 通报 6。

K.Kuribayashi et al:"DEVELOPMENT OF OPTICAL SYSTEM FOR IN-SITU OBSERVATIONS OF SOLODIFICATION AND CRYSTAL GROWTH IN SPACE," JASMA,. (1990)

K.Kuribayashi 等人：“用于空间凝固和晶体生长现场观测的光学系统的开发”，JASMA，。