高エンタルピー気流における吸収分光計測法の確立と原子状酸素源の開発

高焓气流吸收光谱测量方法的建立及原子氧源的研制

• 批准号: 04J10857
• 负责人: 松井 信
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-04J10857/
• 关键词: レーザー吸収分光法; 高エンタルピー気流; アーク風洞; 原子状酸素; 高感度分光法; レーザー吸収分光; 誘導加熱風洞; 非平衡プラズマ; 衝突・放射モデル

本年度の研究成果は以下のとおりである.1.原子状酸素原としてのアーク風洞の開発1)タングステンホロカソード型アーク風洞本風洞ではホロカソードを用いることで酸素を中空の穴から直接放電部に供給することで酸素解離度の向上を狙うものである.その結果,酸素解離度は11%と従来の0.01%より飛躍的に向上したものの,カソードの劣化が激しくまた放電も不安定であり作動時間が10分程度と制限されることがわかった.2)ジルコニウムロッド型カソードアーク風洞本風洞ではカソード材としてジルコニウムを用いることで,カソードの酸化損耗を防ぎ,主流のアルゴンと酸素を予混合させることで酸素解離度の向上を狙う.その結果,酸解離度は10%程度と向上し,またカソードの劣化も低く,3時間以上の作動も可能であることがわかった以上により気流に活性ガスを用いる場合はカソード材としてジルコニウムを用いることが有用であると考えられる.2.高感度レーザー吸収分光法の開発衝突・放射モデルの作成には多数の準位の情報が必要であるが,従来のシングルパスレーザー吸収分光法では準安定準位以外の励起準位をターゲットとすることは難しい.そこで気流の両端に高反射ミラーを設置し,共振器を形成することで実効光路長を延ばすことで感度を向上させるキャビティエンハンスト吸収分光法システムを開発した.本年度はまず,光学調整が容易な大気下でのプラズマトーチ気流に対して測定システムを開発し,適用した結果,感度が従来に比べ2桁向上したことがわかった.

今年的研究成果如下： 1.作为原子氧源的电弧风洞的开发 1）钨全息电弧风洞 该风洞采用空心阴极从空心孔直接向放电部分供应氧气。就是通过提高氧解离度来提高氧解离度。结果，氧解离度为11%，比常规的0.01%有了巨大的提高，但正极的劣化2）锆棒式阴极电弧风洞 在主风洞中，采用锆作为阴极材料，防止阴极氧化损坏，目的是通过主流氩气和氧气的预混合来提高氧离解程度。 ，酸解离度增加到10%左右，正极的劣化也减少。研究发现，当空气流中使用活性气体时，锆可以用作阴极材料。 2.高灵敏度激光吸收光谱创建开发碰撞/辐射模型需要大量级别的信息，但传统的单级信息。通过激光吸收光谱不针对除亚稳态能级之外的激发能级。因此，我们开发并应用了等离子炬测量系统，开发了腔增强吸收光谱系统，通过在气流两端安装高反射镜并形成谐振器来增加有效光路长度，从而提高灵敏度。在易于光学调节的大气气流中，发现与传统系统相比，灵敏度提高了两个数量级。

项目成果

Generation of Atomic Oxygen Flows by an Arcjet Using a Zirconium Hollow Cathode

使用锆空心阴极通过电弧喷射产生原子氧流

• 发表时间: 2005
• 作者: Makoto Matsui

レーザー吸収分光法を用いた誘導加熱風洞気流診断

使用激光吸收光谱进行感应加热风洞气流诊断

• 发表时间: 2005
• 作者: 松井 信

Enthalpy Measurement in Inductively Heated Plasma Generator Flow by Laser Absorption Spectroscopy

通过激光吸收光谱法测量感应加热等离子体发生器流中的焓

• 发表时间: 2005
• 作者: Makoto Matsui

Performance of arcjet-type atomic-oxygen generator by laser absorption spectroscopy and CFD analysis

激光吸收光谱和CFD分析电弧喷射式原子氧发生器性能

• 发表时间: 2004
• 作者: Matsui; M.; Takayanagi; H.; Oda; Y.; Komurasaki; K.; Arakawa; Y.
• 通讯作者: Y.