報告書番号

H09020

タイトル（和文）

超短パルスレーザーを用いた電界の遠隔計測技術の開発 －大気中分子発光計測による原理検証－

タイトル（英文）

Development of Remote Measurement Technique of Electric Field Using Ultrashort Pulse Laser - Principle verification by measurement of the emission of molecules in atmosphere -

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

最大±400kVの直流電圧を印加した高圧電極下に、超短パルスレーザーを用いてフィラメントプラズマを生成し、プラズマ近傍における窒素分子の発光スペクトルを20m離れた位置より測定した。直径25cmの球を高圧電極に用いて電極からのコロナ発生を抑制した場合、窒素分子の第2正帯の発光強度（313.6 nm、315.9 nm、337.1 nm）が外部電界に対して指数関数的に増加することを示した。また、直径5cmの球を高圧電極に用いた場合、フィラメントプラズマ近傍からの窒素分子の発光強度は印加電圧に対して非線形的に増加し、その後、電極から強いコロナ放電が観測される±200kV～±400kVにおいて一定の値を示した。これは、コロナ放電により生成した正負のイオンが電極に引き寄せられ、電極近傍で強い電界緩和が生じたためと考えられる。これらの結果より、超短パルスレーザーにより生成するフィラメントプラズマを用いることにより、電界を遠隔において計測できる可能性を示した。

概要 （英文）

Since the excitation of molecules by electron collisions in the presence of an external electric field depends on the field strength, the emission of molecules in the ultraviolet range is expected to be sensitive to the field strength. High voltage was applied to a spherical electrode of diameter 25 cm or 5 cm, and a grounded plate electrode was vertically placed with a gap length of 1.0 m. Filament plasma was produced at 5-28 mm from the high voltage electrode by focusing laser pulses of 55 fs duration and 84 mJ energy using a concave mirror of 10 m focal length. The emission from filaments was measured at a distance of 20 m from the high voltage electrode. We investigated the relationship between the applied voltage and the emission intensities at 313.6 nm, 315.9 nm and 337.1 nm, which belong to the second positive band of the nitrogen molecule. When using the high voltage electrode with a diameter of 25 cm, increase in the emission intensity of these lines was observed when applied voltage was higher than 200 kV with an exponential dependence on the voltage.

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