レーザー誘起蛍光法を用いた境界層プラズマの原子分子密度分布の計測法の開発

开发利用激光诱导荧光法测量边界层等离子体中原子和分子密度分布的方法

• 批准号: 17740362
• 负责人: 岡本 敦
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17740362/
• 关键词: レーザー誘起蛍光; 境界層プラズマ; 原子分子過程; 密度分布計測; レーザー吸収分光; 準安定原子; レーザートムソン散乱; 衝突輻射モデル; 中性粒子; 準安定状態

本研究では、原子・分子密度を計測可能なレーザー誘起蛍光計測システムを開発すること、および、境界層模擬プラズマのイオン・原子・分子密度分布を計測することを目的としている。本年度は計測法の開発と密度分布の計測のために、以下の要素について研究を行った。1.ホローカソード放電管を用いたレーザー吸収分光による波長モニタシステムを構築した。アルゴン準安定原子およびヘリウム準安定原子の遷移波長近傍における吸収分光スペクトルの取得に成功し、レーザー波長のモニタが可能になった。2.実験で求められたホローカソード放電管内部の電子密度分布から導出されるヘリウム準安定原子密度と、レーザー吸収分光法で計測した準安定原子線密度の比較を行った。準安定原子の生成に加えて拡散による損失を評価することで実験結果を説明できる見通しを得た。3.原子密度分布を得る予備実験として、レーザートムソン散乱計測および原子線スペクトル受動分光計測へ衝突輻射モデルを適用することで、境界層プラズマにおける主要な再結合過程の同定を行った。電子密度、電子温度が比較的低い領域では水素分子の振動励起状態を介する再結合が重要な過程となることを実験的に明らかにした。4.二光子吸収励起過程を用いたレーザー誘起蛍光法により、ヘリウム原子の蛍光を観測した。得られた蛍光強度から、1価ヘリウムイオンに本手法を適用するために必要な色素レーザー強度の見積り、および、計測系の問題点の検討を行った。5.二光子吸収励起過程を用いたレーザー誘起蛍光法を1価ヘリウムイオンに適用するため、励起に必要な色素レーザーの調整を行った。また、蛍光波長に適した干渉フィルターと受光光学系の設計を行った。

This study で は, the density of atoms, molecules を measuring may な レ ー ザ ー induced 蛍 light measuring シ ス テ ム を open 発 す る こ と, お よ び, boundary layer simulation プ ラ ズ マ の イ オ ン, atom, molecule density distribution を measuring す る こ と を purpose と し て い る. This year, the <s:1> measurement method <e:1> has developed と density distribution <e:1> measurement <e:1> ために, and the following ten elements に て て research を fields った. 1. ホ ロ ー カ ソ ー ド discharge tube を with い た レ ー ザ ー 収 absorption spectroscopic に よ る wavelength モ ニ タ シ ス テ ム を build し た. ア ル ゴ ン quasi stable atoms お よ び ヘ リ ウ ム quasi stable atoms の migration wavelength near alongside に お け る 収 absorption spectroscopic ス ペ ク ト ル の し に success, レ ー ザ ー wavelength の モ ニ タ が may に な っ た. 2. Be 験 で o め ら れ た ホ ロ ー カ ソ ー ド の electron density distribution inside the discharge tube か ら export さ れ る ヘ リ ウ ム quasi stable atomic density と, レ ー ザ ー 収 absorption spectrometry で measuring し た quasi stable atomic linear density line の is を っ た. Quasi stable atoms の に plus え て company, scattered に よ を る loss evaluation 価 す る こ と で be 験 result を で き る see tong し を た. 3. The atomic density distribution を must る reserve be 験 と し て, レ ー ザ ー ト ム ソ ン scattered measuring お よ び atomic line ス ペ ク ト ル by dynamic spectral measuring radiation へ conflict モ デ ル を applicable す る こ と で, boundary layer プ ラ ズ マ に お け る main の な recombination process with fixed line を っ た. Electron density, electron temperature が areas of low い で は water molecule の vibration excitation state を interface す る important な process combining が と な る こ と を be 験 に Ming ら か に し た. 4. Two photon absorption 収 を wound up process with い た レ ー ザ ー induced 蛍 method に よ り, ヘ リ ウ ム atomic の 蛍 light を 観 measuring し た. Have to ら れ た 蛍 light intensity か ら, 1 価 ヘ リ ウ ム イ オ ン に this gimmick を applies す る た め に necessary な pigment レ ー ザ ー の see product り strength, お よ び, measuring department の problem の 検 line for を っ た. 5. Two photon absorption 収 を wound up process with い た レ ー ザ ー induced 蛍 method を 1 価 ヘ リ ウ ム イ オ ン に applicable す る た め, wound up に necessary な pigment レ ー ザ ー の line adjustment を っ た. ま た, に 蛍 wavelength optimum し た dry involved フ ィ ル タ ー と の design department of the naked を line っ た.

项目成果

Laser Thomson scattering system applicable to low-temperature plasma in the divertor simulator MAP-II

偏滤器模拟器MAP-II中适用于低温等离子体的激光汤姆逊散射系统

• 发表时间: 2005
• 期刊: Review of Scientific Instruments Vol.76 No.11
• 作者: Jan Bergstrom;Yutaro Suzuki;鈴木雄太郎・三村晃一;岩槻邦男;鈴木雄太郎(分担執筆);A.Okamoto;A.Okamoto;A.Okamoto
• 通讯作者: A.Okamoto

Tripolar Vortex in a Plasma

等离子体中的三极涡旋

• 发表时间: 2005
• 期刊: IEEE Transactions on Plasma Science Vol.33 No.2
• 作者: Jan Bergstrom;Yutaro Suzuki;鈴木雄太郎・三村晃一;岩槻邦男;鈴木雄太郎(分担執筆);A.Okamoto;A.Okamoto;A.Okamoto;A.Okamoto
• 通讯作者: A.Okamoto

Contribution of hydrogen molecular assisted recombination processes to population of hydrogen atom in divertor simulator MAP-II

氢分子辅助复合过程对偏滤器模拟器 MAP-II 中氢原子种群的贡献

• 发表时间: 2007
• 期刊: Journal of Nuclear Materials (印刷中)
• 作者: Jan Bergstrom;Yutaro Suzuki;鈴木雄太郎・三村晃一;岩槻邦男;鈴木雄太郎(分担執筆);A.Okamoto
• 通讯作者: A.Okamoto

Comparison of Langmuir Probe and Laser Thomson Scattering Methods in the Electron Temperature Measurement in Divertor Simulator MAP-II

朗缪尔探针与激光汤姆逊散射法在偏滤器模拟器MAP-II中电子温度测量的比较

• 发表时间: 2006
• 期刊: Contributions to Plasma Physics Vol. 46 No. 5-6
• 作者: Jan Bergstrom;Yutaro Suzuki;鈴木雄太郎・三村晃一;岩槻邦男;鈴木雄太郎(分担執筆);A.Okamoto;A.Okamoto
• 通讯作者: A.Okamoto