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大場 弘則; 西村 昭彦; 小倉 浩一; 柴田 猛順
JAERI-Research 2000-033, 17 Pages, 2000/08
JAERI-Research-2000-033.pdf:0.65MB
原子法レーザーウラン濃縮では、電子ビーム加熱で生成したウラン原子にレーザー光を照射し、
Uのみをイオン化して回収する。電子ビーム加熱でウランを蒸発させると熱励起や電子ビームによる励起で蒸発原子が上準位に多く分布する可能性があり、準位分布はレーザー分離の対象となる原子密度を知るうえで重要である。ここではレーザー誘起蛍光法でウラン原子の準安定準位密度を測定した。準位密度分布から求めた原子励起温度は推定蒸発面温度(~3000K)より低く、蒸発量を増加させるとともに2000K程度まで低下し、蒸発した原子のほとんどが基底準位及び下準位に分布することがわかった。
小倉 浩一; 柴田 猛順
JAERI-Research 95-020, 16 Pages, 1995/03
JAERI-Research-95-020.pdf:0.71MB
ガドリニウム原子にパルスレーザー光を照射して2波長2段階共鳴イオン化でガドリニウムプラズマを生成した。レーザー波長を選択して光電子のエネルギーを0.006eVにし、プラズマ生成後40
sのプラズマの電子温度をラングミュアプローブを用いて測定した。プラズマの電子温度は0.02eV以下と推定され0.05~0.08eVの原子励起温度よりかなり低いという結果が得られた。本測定時の原子密度が低かったのでプラズマ内の電子・原子間の励起・脱励起反応による電子温度が原子励起温度に近づく現象がみられなかったと思われる。
大場 弘則; 西村 昭彦; 柴田 猛順
Japanese Journal of Applied Physics, 32(12A), p.5759 - 5764, 1993/12
被引用回数：4 パーセンタイル：27.62(Physics, Applied)電子ビーム加熱で原子ビームを生成させると蒸発部でプラズマが発生する。これらプラズマは真空蒸着等には好都合であるが、原子法レーザー同位体分離では逆に取除く必要がある。いずれの場合でも蒸発部で生成したプラズマの特性を知ることが重要である。本研究では直進型電子銃でガドリニウムを蒸発させた時に生成するプラズマの特性をラングミュアプローブを用いて調べた。その結果、電子温度は蒸発面温度に比べはるかに低く、蒸発原子の原子励起温度に近かった。原子ビーム中のイオン量の割合は0.4%程度で、磁場偏向型電子銃でガドリニウムを発生させたときに比べて低い値であった。これは蒸発原子と電子ビームの衝突距離、電子銃の加速電圧が異なるためである。どちらの電子銃を使用しても原子ビーム中のイオン量の割合は、蒸発原子の電子ビーム衝突によるイオン化で説明できることがわかった。
西村 昭彦; 柴田 猛順
Atomic Collision Research in Japan, No.19, p.57 - 58, 1993/09
重金属原子間の衝突では、原子励起・並進運動間のエネルギー移動が生じる。原子蒸気の膨張冷却過程をシミュレーションするため、準安定準位と並進運動間のエネルギー移動を表すモデルを考案した。このモデルを直接シミュレーションモンテカルロ法に組み込みシミュレーションを行なった。例としてガドリニウムの5つの準位(0,215,533,999,1719cm
)をとりあげた。初期状態は、並進温度1000Kとし総ての粒子が0cmにあるとした。全衝突のうち非弾性衝突は0.5とした。衝突がすすむにつれて初期状態の非平衡状態は次第に緩和し定常状態になった。定常状態における準安定準位密度分布をボルツマンプロットすると直線関係が得られ原子励起温度694Kが得られた。並進温度は、692Kであり、両方は熱平衡にある。ここで考案したモデルを直接シミュレーションモンテカルロ法に組み込むことで熱平衡過程をシミュレーションできることが分かった。
小倉 浩一; 柴田 猛順
JAERI-M 93-098, 23 Pages, 1993/03
電子ビームの加熱蒸発により生成したガドリニウム原子ビーム中の準安定準位占有率分布をレーザー共鳴イオン化を用いて測定できた。準安定準位占有率分布はボルツマン分布をしており原子励起温度を決めることができた。原子励起温度は蒸発面温度よりもはるかに低く、原子ビームの並進温度と非常に近かった。これは、蒸発面近傍で蒸発原子が真空中へ膨張冷却するとき原子の運動エネルギーと励起エネルギーのエネルギー交換速度が速いことを示していると考えられる。
大場 弘則; 西村 昭彦; 柴田 猛順
JAERI-M 92-194, 15 Pages, 1992/12
電子ビーム加熱で金属を蒸発させると蒸発部でプラズマが発生する。これらプラズマは真空蒸着等には好都合であるが、原子ビーム衝突実験や原子法レーザー同位体分離では逆に取除く必要がある。どちらの場合も蒸発部生成プラズマの特性を知ることが重要である。本研究では直進型電子銃でガドリニウムを蒸発させた時に生成するプラズマの特性を静電プローブを用いて調べた。その結果、電子温度は蒸発面温度に比べはるかに低く、光吸収で測定した蒸発原子の原子励起温度に近いこと、原子ビーム中のイオン量の割合は0.4%程度であることがわかった。電子温度が原子励起温度に近いのは、プラズマ内電子と蒸発原子との衝突によるエネルギー変換の結果と考えられる。また原子ビーム中のイオン量は蒸発面近傍で蒸発原子が加熱用電子ビームにより電離されるとして説明できた。
西村 昭彦; 有澤 孝; 大場 弘則; 柴田 猛順
JAERI-M 91-178, 14 Pages, 1991/10
電子ビーム加熱による大量蒸発におけるガドリニウム原子の準安定準位密度分布をレーザー光吸収により測定した。実験はレーザー光反応部の原子密度が10
~10
個/cm
となる高い密度で行い、以下に述べる蒸気特性を明らかにした。1.準安定準位密度分布から求めた原子励起温度は蒸発面温度より遙かに低く、蒸発速度の増加につれてさらに低下する。2.原子蒸気中には高真空中への急激な膨張によるクラスター生成の可能性はほとんどない。3.原子密度は蒸発面からの距離の2乗に反比例する。
小倉 浩一; 有澤 孝; 小塙 章*; 柴田 猛順
JAERI-M 90-162, 14 Pages, 1990/09
原子法レーザー同位体分離では、レーザー光により目的同位体をイオン化しこれを回収電極に回収するが、脱離した電子とともに形成されるプラズマから目的同位体イオンを効率よく回収することが必要である。目的同位体イオンはプラズマから電子温度程度の電位差で加速されるのでプラズマの電子温度を知ることが重要である。ここではガドリニウム原子をレーザー光により共鳴イオン化して生成したプラズマの電子温度をラングミュアープローブを用いて測定した。得られた電子温度は0.05~0.08eVでレーザー光で放出された電子のエネルギーに比べ非常に低く、しかもその値は原子励起温度にほぼ等しかった。この結果は電子が基底状態または準安定状態のガドリニウム原子と衝突し励起または脱励起して電子温度が原子励起温度に近くなることを示しているものと思われる。
