周辺プラズマ中の不純物計測のための真空紫外レーザー螢光分光法の開発

真空紫外激光荧光光谱仪的开发用于测量外围等离子体中的杂质

基本信息

批准号：
62055025
负责人：
村岡克紀
金额：
$ 2.56万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Fusion Research
财政年份：
1987
资助国家：
日本
起止时间：
1987 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

高温プラズマ中に混入する不純物や, 水素のリサイクリング研究のためには, 軽元素の遷移波長に同調できる真空紫外レーザーを用いたレーザー螢光法が大きな可能性を持つと考えられ乍ら, この波長域での可変波長レーザーに十分なものがなく実験が行える段階に達していない. そこで, 本研究では可変波長色素レーザーの非線形媒質による高調波発生により目的を達するべく光源の開発から研究に着手し, 以下の結果を得た.(1)炭素原子計測のために, 波長166nm近傍で同調可能な光源を得る方法として, マグネシウム蒸気中での二光子共鳴四波混合による方法を採用して, 定常的な出力10^<10>photons/pulse,スペクトル幅約2.8pmを得た. (2)真空紫外域に共鳴線を持つ軽元素を対象としたレーザー螢光法でも, 高出力レーザーを用いて原子を二光子的に励起すれば, 真空紫外光を用いない計測が可能である. そのためには, 紫外域で同調可能な可変波長高出力レーザー光源が必要であり, ArFエキシマレーザー(波長193nm)のストークス線, 反ストークス線を用いた可変波長光源の試作を行った. それにより, 出力10mJ,スペクトル幅30pmのライマンβ線に二光子的に同調可能な光源を得た.(3)上記(1),(2)で述べた光源を粒子計測に適用した. まず, (1)をイオンビームによりスパッターされた炭素原子検出に用い, グラファイトのスパッタリングイールドの絶対値を求め, 従来の方法と比較した. その結果本計測法の有効性を確認し, また真空紫外域での螢光計測の有用性を示した. また上記(2)で述べた光源を用いて, ライマンαレーザー螢光法により性質を把握している水素原子源を対象とした螢光観測実験を行った. 二光子励起による螢光信号を確認するとともに, 光学系の設計に必要なレーザー光強度に対する螢光信号強度の依存性など基礎的なデータを得た.

使用可调谐到轻元素跃迁波长的真空紫外激光器的激光荧光方法被认为在高温等离子体中混合的杂质和氢回收方面具有巨大的潜力，但在该波长范围内还没有足够的可调谐波长激光器。我们还没有达到可以进行实验的阶段，因此，在这项研究中，我们开始研究开发一种光源，通过使用可调谐波长染料激光器产生谐波来实现我们的目标，得到如下结果： (1)为了获得波长在166 nm左右可调的用于碳原子测量的光源，我们采用了在镁蒸气中双光子共振四波混频获得稳态光源的方法我们获得了 10^10> 光子/脉冲的输出和大约 2.8 pm 的光谱宽度 (2) 即使使用激光荧光，其目标是在真空紫外区域中具有共振线的光元素。如果使用高功率激光对原子进行双光子激发，则无需使用真空紫外光即可进行测量。为此，需要可在紫外区域调谐的可调谐波长高功率激光源，ArF We。使用准分子激光器的斯托克斯线和反斯托克斯线（波长193nm）制作了可调谐波长光源的原型。我们获得了可以双光子调谐为莱曼β射线、输出为10 mJ、光谱宽度为30 pm的光源。 (3) 将上述(1)和(2)中描述的光源应用于。首先，使用(1)检测离子束溅射的碳原子，测定石墨溅射产率的绝对值，并与传统方法进行比较，结果证实了该测量方法的有效性。 ,我们还证明了真空紫外区域中荧光测量的有用性，此外，我们还使用上述（2）中描述的光源，测量了通过莱曼α激光荧光确定其特性的氢原子源的荧光。除了确认双光子激发产生的荧光信号外，我们还获得了设计光学系统所需的基础数据，例如荧光信号强度对激光强度的依赖性。