レーザーフリージング過程の動的特性解析と光散乱微粒子計測への応用

激光冷冻过程动态特性分析及其在光散射颗粒测量中的应用

• 批准号: 06750036
• 负责人: 原田 康浩
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1994
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1994 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06750036/
• 关键词: 光放射圧; ブラウン運動; 光泳動; 放射圧誘起フリージング; フォトカウンティング法; 光子相関分光法; Fokker-Planck方程式; 強制Rayleigh散乱

コロイドや高分子溶液のように多数の粒子が溶媒中に分散する試料と光の相互作用のうち,光の力学的作用(放射圧)によって誘起される微粒子分散系のフリージング現象(微粒子のランダムな熱運動、すなわちブラウン運動が抑制される現象)の形成および消滅過程,およびそのような状態にある微粒子分散系からの散乱光波の時空間的振る舞いについて,理論および計算機シミュレーションにより解析するとともに実験的に解析して,この現象を支配する特徴的なパラメータを調べた.以下にその具体的な成果を示す.1.理論解析:レーザー光の放射圧による外力場を考慮した微粒子分散媒質密度の時空間的変動を記述する運動方程式(Fokker-Planck方程式)を導出し,その近似解を求めるとともに,その媒質からの散乱光波の時空間的特性(散乱光強度ゆらぎの時間相関関数)記述する理論を確立した.そこでは,照射レーザー光のビームプロファイル,放射パワー,微粒子の粒径,屈折率,溶媒の熱的特性が密接に関連していることが示された.これらのパラメータのいずれか一つ(例えば,微粒子粒径)を除いて全てが固定された条件であるならば,散乱光強度ゆらぎの時間相関関数の形状から,その一つのパラメータを決定できることを示した.2.計算機シミュレーション:照射レーザー光の放射圧に対応するポテンシャル場によって動きが制限されたブラウン運動粒子からの散乱光を計算機によって生成し,その強度ゆらぎの時間相関関数を解析して,上述の理論による近似解の有効性を確かめた.3.実験的解析:現有の光子相関分光システムとアルゴンイオンレーザー光源,ならびに本補助金によるマルチチャンネルケーラーを用いて実験系を構成し,ポリスチレン標準粒子の蒸留水懸濁液を試料とした実験によって,レーザーフリージング過程での散乱光波の時空間的な振る舞いを解析し,上記の理論ならびにシミュレーション解析の有効性を実験的に示した.

Most of the particles in the polymer solution are dispersed in the solvent, the interaction between the sample and light, and the mechanical action of light (radiation pressure) induces the dispersion of fine particles. The formation and elimination process of the phenomenon of thermal motion and suppression of motion of fine particles, the time-space vibration of scattered light waves in the dispersion system of fine particles, the theoretical analysis and computer analysis of the phenomenon, and the characteristic adjustment of the phenomenon. 1. Theoretical analysis: The equation of motion (Fokker-Planck equation) is derived, and the approximate solution is obtained. The time-space characteristics of scattered light waves (time-dependent coefficient of scattered light intensity) are described. In this case, the irradiation of light, radiation, particle size, refractive index, and thermal properties of the solvent are closely related.これらのパラメータのいずれか一つ(For example, particle size) is divided into three parts: fixed conditions, shape of scattered light intensity, time dependence, and determination of scattered light intensity. 2. Computer system: radiation of scattered light intensity, time dependence of scattered light intensity, and determination of scattered light intensity. 3. Analysis of scattered light intensity and time dependence. The existing photon-related spectroscopic system and the Allegon-Link light source are used to form a practical system for the purpose of this grant. The distilled water suspension of the Allegon-Link standard particles is tested and tested in practice, and the time-space vibration of the scattered light waves in the process of the Link is analyzed. The above mentioned theory is very important for the analysis and implementation of the system.

项目成果

原田康浩: "レーザー放射圧誘起フリージング現象" 光学. 24. 153-158 (1995)

Yasuhiro Harada：“激光辐射压力引起的冻结现象”光学。 24. 153-158 (1995)

Yasuhiro Harada: "Theoretical study on effects of the laser radiation pressure in photon correlation spectroscopy" Meeting Digest of Topical Meeting of the ICO. 356-356 (1994)

Yasuhiro Harada：“光子相关光谱中激光辐射压力影响的理论研究”ICO 专题会议会议摘要。

Yasuhiro Harada: "Effects of the laser radiation pressure in photon correlation spectroscopy" Optics Communications. 107. 161-169 (1994)

Yasuhiro Harada：“光子相关光谱中激光辐射压力的影响”光学通讯。