高速周波数掃引レ-ザ-分光法による粒子スペクトルプロファイルの瞬時計測

使用高速扫频激光光谱即时测量粒子光谱分布

基本信息

批准号：
02680012
负责人：
本田親久
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
财政年份：
1990
资助国家：
日本
起止时间：
1990 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

高速周波数掃引レ-ザ-分光法は,数マイクロ秒の長パルス色素レ-ザ-の発振時間内にその発振周波数を直線的に掃引し,一発のレ-ザ-ショットで瞬時に中性原子の蛍光励起スペクトルを得る方法で,これまで,金属原子の速度分布計測,プラズマ装置内の局部磁界計測,水素原子の温度計測など一部実機計測も行なってきた。そこで本法を反応性プラズマ内の粒子速度分布関数や電界計測に適用するため,まず,プラズマ状態で盛んに化学反応が起こっている燃焼現象を対象とし,火炎中のOHラジカル分子を用いたレ-ザ-蛍光法による燃焼温度の瞬時計測を行なった。その結果,BBO非線形結晶により発生した第2高調波(〜310nm)でOH分子を励起し,5チャンネルの光ファイバ-を用いて蛍光を観測することにより,一発のレ-ザ-ショットで燃焼火炎中の温度の空間分布を瞬時(10マイクロ秒以内)に計測でき,爆発燃焼にも適用できることがわかった。また,問題点として,測定精度を向上させるために振動回転準位の選択とレ-ザ-パワ-の増加が重要であること,波長同定の簡素化が必要であることがわかった。また,多チャンネル計測におけるデ-タの能率的な処理システムが必要であることがわかった。つぎに,RFマグネトロンスパッタリングで生じた鉄原子の速度分布関数計測への適用可能性を検討するため,通常の色素レ-ザ-のくり返し測定により1デ-タに数分かけて蛍光スペクトルを計測した。その結果,鉄タ-ゲットからの位置が平均自由行程に等しくなると熱化により速度分布関数はトンプソン分布からマックスウェル分布へ移行することがわかった。これに本法を適用するには,レ-ザ-のスペクトル幅を1pm以下に狭帯域化し,第2高調波のパワ-を向上させる必要があることがわかった。

高速扫频激光光谱在几微秒的振荡时间内线性扫描长脉冲染料激光器的振荡频率，从而通过单次激光发射瞬间中和，利用这种方法获得原子的荧光激发光谱。迄今为止，已经使用实际设备进行了一些测量，例如测量金属原子的速度分布、测量等离子体设备中的局部磁场以及测量氢原子的温度。因此，为了将该方法应用于反应等离子体中的粒子速度分布函数和电场测量，我们首先关注等离子体状态下活跃发生化学反应的燃烧现象，并利用等离子体中的OH自由基分子分析结果。 -使用荧光法进行燃烧温度的瞬时测量。结果，通过用 BBO 非线性晶体产生的二次谐波（~310 nm）激发 OH 分子并使用 5 通道光纤观察荧光，我们能够用单次激光照射将其燃烧。发现可以瞬时（10微秒内）测量火焰中温度的空间分布，并可应用于爆炸燃烧。此外，我们发现选择振动旋转水平和增加激光功率对于提高测量精度很重要，并且有必要简化波长识别。我们还发现，需要一个用于多通道测量的高效数据处理系统。接下来，为了检验射频磁控溅射产生的铁原子速度分布函数测量的适用性，我们使用传统染料激光器重复测量荧光光谱，每个数据点需要几分钟的时间。结果发现，当距铁靶的位置变得等于平均自由程时，速度分布函数由于热化而从汤普森分布转变为麦克斯韦分布。为了将此方法应用于此，人们发现有必要将激光的光谱宽度缩小到1 pm以下，并提高二次谐波的功率。