JP2002248343A - 超強重力場の発生方法 - Google Patents
超強重力場の発生方法Info
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- JP2002248343A JP2002248343A JP2001050643A JP2001050643A JP2002248343A JP 2002248343 A JP2002248343 A JP 2002248343A JP 2001050643 A JP2001050643 A JP 2001050643A JP 2001050643 A JP2001050643 A JP 2001050643A JP 2002248343 A JP2002248343 A JP 2002248343A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 静的な重力場の発生できる強さは限界が有
り、１０7 ｍ／ｓ2 程度であり、これ以上の重力場の発
生にはどうしても瞬間的な重力場の発生を利用すること
になる。このためには、短時間に短距離で高速まで加速
する必要が有るが、火薬や爆薬では加速できる速度に限
界が有った。 【構成】 瞬間的な１０10ｍ／ｓ2 を越えるような超強
重力場を発生させる方法において、強度１０10Ｗ／ｃｍ
2 以上のパルスレーザを厚さ３〜１００μｍのアルミニ
ウム金属箔に集光・照射し、アブレッションプラズマの
膨張で金属箔の微小部分の加速時に実現できる、１０〜
５０ナノ秒間程度の時間持続する１０10〜１０12ｍ／ｓ
2 の超強重力場を発生させることを特徴とするレーザに
よる超強重力場の発生方法。
り、１０7 ｍ／ｓ2 程度であり、これ以上の重力場の発
生にはどうしても瞬間的な重力場の発生を利用すること
になる。このためには、短時間に短距離で高速まで加速
する必要が有るが、火薬や爆薬では加速できる速度に限
界が有った。 【構成】 瞬間的な１０10ｍ／ｓ2 を越えるような超強
重力場を発生させる方法において、強度１０10Ｗ／ｃｍ
2 以上のパルスレーザを厚さ３〜１００μｍのアルミニ
ウム金属箔に集光・照射し、アブレッションプラズマの
膨張で金属箔の微小部分の加速時に実現できる、１０〜
５０ナノ秒間程度の時間持続する１０10〜１０12ｍ／ｓ
2 の超強重力場を発生させることを特徴とするレーザに
よる超強重力場の発生方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、パルスレーザー光
によるアブレッションを利用し、微小飛翔体の加速時に
実現できる瞬間的な超強重力場を発生させる方法に関す
る。
によるアブレッションを利用し、微小飛翔体の加速時に
実現できる瞬間的な超強重力場を発生させる方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来の重力場発生技術では、静的な重力
場を発生させる遠心力を利用したり、あるいは飛翔体を
火薬や爆薬による加速で実現できる瞬間的な重力場があ
った。その際の重力場はせいぜい１０3 〜１０7 ｍ／ｓ
2 の加速度で、多段階的に加速する特別な工夫をして瞬
間的に１０10ｍ／ｓ2 程度であった。１０10ｍ／ｓ2を
越えるような加速度は、衝撃波波面での衝撃波による粒
子加速される時の１０ナノ秒以下程度の遷移状態時に見
込まれる加速状態以外には知られていなかった。
場を発生させる遠心力を利用したり、あるいは飛翔体を
火薬や爆薬による加速で実現できる瞬間的な重力場があ
った。その際の重力場はせいぜい１０3 〜１０7 ｍ／ｓ
2 の加速度で、多段階的に加速する特別な工夫をして瞬
間的に１０10ｍ／ｓ2 程度であった。１０10ｍ／ｓ2を
越えるような加速度は、衝撃波波面での衝撃波による粒
子加速される時の１０ナノ秒以下程度の遷移状態時に見
込まれる加速状態以外には知られていなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】静的な重力場の発生で
きる強さは限界が有り、１０7 ｍ／ｓ2 程度であり、こ
れ以上の重力場の発生にはどうしても瞬間的な重力場の
発生を利用することになる。このためには、短時間に短
距離で高速まで加速する必要が有るが、火薬や爆薬では
加速できる速度に限界が有った。さらに、火薬や爆薬を
使う方法では、装置が大きくなり、制御や安全性の点か
らも問題の生じることもあった。
きる強さは限界が有り、１０7 ｍ／ｓ2 程度であり、こ
れ以上の重力場の発生にはどうしても瞬間的な重力場の
発生を利用することになる。このためには、短時間に短
距離で高速まで加速する必要が有るが、火薬や爆薬では
加速できる速度に限界が有った。さらに、火薬や爆薬を
使う方法では、装置が大きくなり、制御や安全性の点か
らも問題の生じることもあった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、市販のパルスレー
ザーをレンズで直径１〜５ｍｍの円形に集光し、空気の
ブレークダウン（絶縁破壊）を防ぐため真空チャンバー
内で金属箔に照射し、その表面にアブレッションを起こ
させる。残留する金属箔はディスク状に切断され、加速
される。この時の金属箔微小飛翔体の速度の時間変化を
市販のレーザー干渉速度計で記録し解析することで重力
場の強さを測定し、パルスレーザーの強度と重力場の強
さの関係を調べた結果、市販のアルミニウム金属箔で厚
み３〜１００μｍを使用し、レーザー強度１０10〜１０
12Ｗ／ｃｍ2 程度のＹＡＧレーザーでその基本波長（１
０６４ｎｍ）とパルス幅（ＦＷＨＭ値で）１０ｎｓ程度
の条件の時に、重力場の強さ１０10ｍ／ｓ2 以上の超強
重力場を瞬間的に発生させようとするものである。
を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、市販のパルスレー
ザーをレンズで直径１〜５ｍｍの円形に集光し、空気の
ブレークダウン（絶縁破壊）を防ぐため真空チャンバー
内で金属箔に照射し、その表面にアブレッションを起こ
させる。残留する金属箔はディスク状に切断され、加速
される。この時の金属箔微小飛翔体の速度の時間変化を
市販のレーザー干渉速度計で記録し解析することで重力
場の強さを測定し、パルスレーザーの強度と重力場の強
さの関係を調べた結果、市販のアルミニウム金属箔で厚
み３〜１００μｍを使用し、レーザー強度１０10〜１０
12Ｗ／ｃｍ2 程度のＹＡＧレーザーでその基本波長（１
０６４ｎｍ）とパルス幅（ＦＷＨＭ値で）１０ｎｓ程度
の条件の時に、重力場の強さ１０10ｍ／ｓ2 以上の超強
重力場を瞬間的に発生させようとするものである。
【０００５】通常の方法による重力場は、１０7 ｍ／ｓ
2 程度までであり、それ以上の重力場は特殊な環境にお
いてのみ実現されると考えられていたが、実証例は少な
い。例えば、衝撃波による加速では衝撃波面で１０10〜
１０12ｍ／ｓ2 程度の重力場が発生しているものと考え
られている。本明細書では、このような通常の方法では
得られないような１０8ｍ／ｓ2 程度以上の加速度が発
生する場を超強重力場と言う。
2 程度までであり、それ以上の重力場は特殊な環境にお
いてのみ実現されると考えられていたが、実証例は少な
い。例えば、衝撃波による加速では衝撃波面で１０10〜
１０12ｍ／ｓ2 程度の重力場が発生しているものと考え
られている。本明細書では、このような通常の方法では
得られないような１０8ｍ／ｓ2 程度以上の加速度が発
生する場を超強重力場と言う。
【０００６】このような超強重力場の発生は、密度の差
のある粒子からなる微粉末の混合物中の粒子分離に利用
することが出来る。また、微粒子の加速でスペースデプ
リー実験用にも応用される。
のある粒子からなる微粉末の混合物中の粒子分離に利用
することが出来る。また、微粒子の加速でスペースデプ
リー実験用にも応用される。
【０００７】
【発明の実施の形態】レーザーアブレッションで得られ
るプラズマの急速膨張と衝撃波の発生で金属箔が加速さ
れる。爆薬や火薬での加速と違うのは、時間スケールが
速く、短時間短距離でかつ高速度まで加速されることで
ある。最初の加速は、衝撃波である。次に、プラズマの
膨張で加速が更に進む。その速度の時間変化の様子は、
レーザー干渉速度計を使い、高時間分解測定法で観測さ
れ、超強重力場の発生が確認できる。
るプラズマの急速膨張と衝撃波の発生で金属箔が加速さ
れる。爆薬や火薬での加速と違うのは、時間スケールが
速く、短時間短距離でかつ高速度まで加速されることで
ある。最初の加速は、衝撃波である。次に、プラズマの
膨張で加速が更に進む。その速度の時間変化の様子は、
レーザー干渉速度計を使い、高時間分解測定法で観測さ
れ、超強重力場の発生が確認できる。
【０００８】図１は、本発明の方法を実施するための集
光レンズＬ、真空チャンバーＣ、真空チャンバーＣの窓
Ｗ、およびターゲットＴの位置関係を例示したものであ
る。具体的には、レーザー強度が１０10〜１０12Ｗ／ｃ
ｍ2 になる位置に金属箔（１）を設置し、厚さ０．２〜
０．５ｍｍのスペーサ（２）および厚み約１ｍｍの透明
ガラス製停止板（３）からなりこれらを支持体（４）に
より固定したターゲットに図１に示すように、金属箔
（１）の面に直交する方向からパルスレーザーを照射す
る。
光レンズＬ、真空チャンバーＣ、真空チャンバーＣの窓
Ｗ、およびターゲットＴの位置関係を例示したものであ
る。具体的には、レーザー強度が１０10〜１０12Ｗ／ｃ
ｍ2 になる位置に金属箔（１）を設置し、厚さ０．２〜
０．５ｍｍのスペーサ（２）および厚み約１ｍｍの透明
ガラス製停止板（３）からなりこれらを支持体（４）に
より固定したターゲットに図１に示すように、金属箔
（１）の面に直交する方向からパルスレーザーを照射す
る。
【０００９】この時、金属箔（１）の背後からは速度計
測用の連続レーザー光（波長５３２ｎｍ）で照らしてお
き、金属箔（１）表面からの反射光を集めてレーザー干
渉速度計（図示せず）に導入する。速度変化に対応した
干渉縞の変化は高時間分解で観測するために、流し撮り
カメラで記録し、データを解析することで速度と時間の
関係を得る。
測用の連続レーザー光（波長５３２ｎｍ）で照らしてお
き、金属箔（１）表面からの反射光を集めてレーザー干
渉速度計（図示せず）に導入する。速度変化に対応した
干渉縞の変化は高時間分解で観測するために、流し撮り
カメラで記録し、データを解析することで速度と時間の
関係を得る。
【００１０】このパルスレーザーによる超強重力場の発
生において、レーザーの強度と波長とパルス幅、金属箔
（１）の種類と箔厚、スペーサ（２）の厚みが重要であ
る。レーザーは十分な強度を得るために、パルスレーザ
ーである必要がある。比較的大きなエネルギーを得るた
めには市販のＹＡＧレーザーに増幅器を加設し、必要な
強度までエネルギーを増幅させる。
生において、レーザーの強度と波長とパルス幅、金属箔
（１）の種類と箔厚、スペーサ（２）の厚みが重要であ
る。レーザーは十分な強度を得るために、パルスレーザ
ーである必要がある。比較的大きなエネルギーを得るた
めには市販のＹＡＧレーザーに増幅器を加設し、必要な
強度までエネルギーを増幅させる。
【００１１】市販のレーザー干渉速度計で重力場の強さ
を確認するには、集光後のビーム径は１〜５ｍｍが望ま
しい。パルス幅はＦＷＨＭ値で５〜２０ナノ秒が望まし
い。パルス幅が短くなると、レーザーエネルギーが低下
し、長くなると急速なアブレッションが得られず、超強
重力場の発生には向かない。波長はＹＡＧの基本波（１
０６４ｎｍ）で良い。レーザー強度が１０10〜１０12Ｗ
／ｃｍ2 程度では、短波長への変換率を考えると基本波
を使用するのが、エネルギー的に有利である。また、こ
の強度範囲では、金属箔への吸収率は、２倍波、３倍波
等のそれに比べて相当大きいので問題はない。
を確認するには、集光後のビーム径は１〜５ｍｍが望ま
しい。パルス幅はＦＷＨＭ値で５〜２０ナノ秒が望まし
い。パルス幅が短くなると、レーザーエネルギーが低下
し、長くなると急速なアブレッションが得られず、超強
重力場の発生には向かない。波長はＹＡＧの基本波（１
０６４ｎｍ）で良い。レーザー強度が１０10〜１０12Ｗ
／ｃｍ2 程度では、短波長への変換率を考えると基本波
を使用するのが、エネルギー的に有利である。また、こ
の強度範囲では、金属箔への吸収率は、２倍波、３倍波
等のそれに比べて相当大きいので問題はない。
【００１２】金属箔の種類と厚みは、白金、金、モリブ
デンなど密度の大きい金属では薄くする必要がある。あ
まり薄すぎるとアブレッション時に箔がなくなるので、
適当な厚みが必要である。また、市販の薄い箔には時た
ま微小な穴があることが有り十分な注意を払う必要が有
る。軽量金属である以外にも、吸収係数の点でもアルミ
ニウムが最も適当である。アルミニウム箔では１０12Ｗ
／ｃｍ2 程度のレーザ−強度で２μｍ程度アブレッショ
ンでプラズマ化するので、これ以上の箔厚のものを使用
する。また、アルミニウムは市販のレーザー干渉速度計
で計測する時、適当な散乱で反射するので計測が容易で
ある。
デンなど密度の大きい金属では薄くする必要がある。あ
まり薄すぎるとアブレッション時に箔がなくなるので、
適当な厚みが必要である。また、市販の薄い箔には時た
ま微小な穴があることが有り十分な注意を払う必要が有
る。軽量金属である以外にも、吸収係数の点でもアルミ
ニウムが最も適当である。アルミニウム箔では１０12Ｗ
／ｃｍ2 程度のレーザ−強度で２μｍ程度アブレッショ
ンでプラズマ化するので、これ以上の箔厚のものを使用
する。また、アルミニウムは市販のレーザー干渉速度計
で計測する時、適当な散乱で反射するので計測が容易で
ある。
【００１３】スペーサの厚みは、一定速度になるのにど
れだけの距離が必要かで決まる。あまり長く取り過ぎて
も、高時間分解の測定が行えなくなり、通常は２００〜
５００μｍで良い。スペーサの空間を飛行した後は、微
小飛翔体はガラス製停止板（３）に衝突して停止する。
レーザー干渉速度計は、所謂プッシュプル型ＶＩＳＡＲ
を使用することで、微小飛翔体の速度の時間変化を記録
する。Valyn International 社製（米国特許番号5,481,
359)に記録装置として浜松ホトニクス社製ストリークカ
メラを結合して計測・解析する。
れだけの距離が必要かで決まる。あまり長く取り過ぎて
も、高時間分解の測定が行えなくなり、通常は２００〜
５００μｍで良い。スペーサの空間を飛行した後は、微
小飛翔体はガラス製停止板（３）に衝突して停止する。
レーザー干渉速度計は、所謂プッシュプル型ＶＩＳＡＲ
を使用することで、微小飛翔体の速度の時間変化を記録
する。Valyn International 社製（米国特許番号5,481,
359)に記録装置として浜松ホトニクス社製ストリークカ
メラを結合して計測・解析する。
【００１４】
【実施例】実施例１ ＹＡＧレーザーの強度６×１０10Ｗ／ｃｍ2 でアルミニ
ウム箔厚み２５μｍに照射した時は、測定された速度変
化から約４０ナノ秒間に亘り３×１０10ｍ／ｓ 2 の加速
度が発生した。最終速度は９００ｍ／秒であった。
ウム箔厚み２５μｍに照射した時は、測定された速度変
化から約４０ナノ秒間に亘り３×１０10ｍ／ｓ 2 の加速
度が発生した。最終速度は９００ｍ／秒であった。
【００１５】実施例２ ＹＡＧレーザーの強度３×１０11Ｗ／ｃｍ2 でアルミニ
ウム箔厚み１０μｍに照射した時は、測定された速度変
化から約１２ナノ秒間に亘り６×１０11ｍ／ｓ 2 の加速
度が発生した。その時の速度変化は、図２に示されてい
るように、最終速度は約１１Ｋｍ／秒であった。
ウム箔厚み１０μｍに照射した時は、測定された速度変
化から約１２ナノ秒間に亘り６×１０11ｍ／ｓ 2 の加速
度が発生した。その時の速度変化は、図２に示されてい
るように、最終速度は約１１Ｋｍ／秒であった。
【図１】本発明の方法を実施する装置の実施形態を示す
概略側面図である。
概略側面図である。
【図２】実施例２によって得られた微小飛翔体の時間と
速度の関係を示すグラフである。
速度の関係を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G085 AA20 BA01 BA04 BA17 BE09 EA01 EA06 4G075 AA43 BD14 CA05 CA36 CA47 CA65 EB41 FB02
Claims (1)
- 【請求項１】 瞬間的な１０10ｍ／ｓ2 を越えるような
超強重力場を発生させる方法において、強度１０10Ｗ／
ｃｍ2 以上のパルスレーザを厚さ３〜１００μｍのアル
ミニウム金属箔に集光・照射し、アブレッションプラズ
マの膨張で金属箔の微小部分の加速時に実現できる、１
０〜５０ナノ秒間程度の時間持続する１０10〜１０12ｍ
／ｓ2 の超強重力場を発生させることを特徴とするレー
ザによる超強重力場の発生方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001050643A JP3525187B2 (ja) | 2001-02-26 | 2001-02-26 | 超強重力場の発生方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001050643A JP3525187B2 (ja) | 2001-02-26 | 2001-02-26 | 超強重力場の発生方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002248343A true JP2002248343A (ja) | 2002-09-03 |
| JP3525187B2 JP3525187B2 (ja) | 2004-05-10 |
Family
ID=18911572
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001050643A Expired - Lifetime JP3525187B2 (ja) | 2001-02-26 | 2001-02-26 | 超強重力場の発生方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3525187B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102580659A (zh) * | 2012-03-19 | 2012-07-18 | 瓮福（集团）有限责任公司 | 有气相参与的超重力场传质与反应装置 |
| CN112978863A (zh) * | 2019-12-12 | 2021-06-18 | 北京化工大学 | 高效利用活性物质的等离子体耦合超重力装置及其应用 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000114140A (ja) | 1998-10-01 | 2000-04-21 | Nikon Corp | 微粒子除去装置 |
-
2001
- 2001-02-26 JP JP2001050643A patent/JP3525187B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102580659A (zh) * | 2012-03-19 | 2012-07-18 | 瓮福（集团）有限责任公司 | 有气相参与的超重力场传质与反应装置 |
| CN112978863A (zh) * | 2019-12-12 | 2021-06-18 | 北京化工大学 | 高效利用活性物质的等离子体耦合超重力装置及其应用 |
| CN112978863B (zh) * | 2019-12-12 | 2022-07-15 | 北京化工大学 | 高效利用活性物质的等离子体耦合超重力装置及其应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3525187B2 (ja) | 2004-05-10 |
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