• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

Development of dual-comb cavity mode dispersion spectroscopy for high precision multi-component trace gas analysis

Research Project

Project/Area Number 21H01852
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 30020:Optical engineering and photon science-related
Research InstitutionNational Institute of Advanced Industrial Science and Technology

Principal Investigator

Okubo Sho  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 主任研究員 (30635800)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 清水 祐公子  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 研究グループ長 (30357222)
松本 信洋  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 主任研究員 (30358048)
下坂 琢哉  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 研究グループ長 (40295473)
稲場 肇  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 研究グループ長 (70356492)
Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥17,030,000 (Direct Cost: ¥13,100,000、Indirect Cost: ¥3,930,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
Fiscal Year 2022: ¥6,890,000 (Direct Cost: ¥5,300,000、Indirect Cost: ¥1,590,000)
Fiscal Year 2021: ¥6,630,000 (Direct Cost: ¥5,100,000、Indirect Cost: ¥1,530,000)
Keywords光周波数コム / デュアルコム分光 / 光共振器 / ガス分析 / 共振器分散分光 / レーザー強度雑音 / 同位体比 / 標準ガス / 質量比混合法
Outline of Research at the Start

本研究課題では、非破壊・非接触の分光計測によって多成分ガス濃度の高感度・高精度測定を実現するために、デュアルコム分光法と光共振器型サンプルセルを組み合わせ、光強度雑音の影響を受けない完全周波数ベースの高感度・高精度・広帯域・高分解能分光法を開発する。さらに、高精度に調製されたサンプルガスを測定することで分光法の精度を評価し、リアルタイムかつ濃度の相対不確かさ10^-5級の高精度ガス分析の実現を目指す。

Outline of Final Research Achievements

We demonstrated a fully frequency-based spectroscopic method that combines cavity mode dispersion spectroscopy and dual-comb spectroscopy for high-precision gas analysis. To achieve this, we developed a sample-cell-integrated optical cavity, precisely controlling the frequencies to ensure that the cavity free spectral range (FSR) is an integer multiple of the comb mode spacing. The resulting spectrum exhibits minimal background components without any special corrections, leading to significantly improved accuracy in gas concentration measurements through spectral analysis.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

気候変動の予測や、プラント排気ガスのリアルタイム分析など、高感度・高精度かつ高速な分光ガス濃度測定が求められている。通常の分光ガス濃度測定では光強度揺らぎの影響で精度が制限されるが、完全周波数ベースの共振器モード分散光をデュアルコム分光で実現することで、光強度揺らぎの影響を受けないバックグラウンドフリーのスペクトルが得られることが実証された。これらの成果により、多成分ガス分析の精度が向上し、上述の応用のさらなる発展が期待できる。

Report

(4 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Annual Research Report
  • 2021 Annual Research Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2024 2023 2022 2021

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] 高分解能・高精度な光コム分光法とその応用2024

    • Author(s)
      大久保章
    • Journal Title

      光学

      Volume: 53 Pages: 44-49

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] The pressure effect on the line profiles observed in the ν1 + ν3 band of acetylene: Revisited2023

    • Author(s)
      Sho Okubo, Kana Iwakuni, Hideki Kato, Feng-Lei Hong, Hiroyuki Sasada, Hajime Inaba, Koichi M.T. Yamada
    • Journal Title

      Journal of Molecular Spectroscopy

      Volume: 396 Pages: 11823-11823

    • DOI

      10.1016/j.jms.2023.111823

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] デュアルコム分光による非接触かつ高精度な気体の温度計測2022

    • Author(s)
      清水祐公子、稲場肇、大久保章
    • Journal Title

      光技術コンタクト

      Volume: 60 Pages: 39-48

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Quantitative analysis of reference gas mixture using a gas chromatograph with a thermal conductivity detector under unstable retention time of peaks2023

    • Author(s)
      Nobuhiro Matsumoto
    • Organizer
      Euroanalysis2023
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 熱伝導度検出器付ガスクロマトグラフによる不安定なピークリテンションタイム下での標準ガスの定量分析2023

    • Author(s)
      松本 信洋
    • Organizer
      日本分析化学会第72年会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] デュアルコム分光を用いた精密ガス分析法の開発2022

    • Author(s)
      大久保章、入松川知也、清水祐公子、佐々田博之、稲場肇
    • Organizer
      第66回光波センシング技術研究会講演会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] デュアルコム分光を用いた高精度ガス分析2022

    • Author(s)
      大久保章、佐々田博之、稲場肇
    • Organizer
      2021年度NMIJ成果発表会研究トピックス講演
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 高精度デュアルコムガス分析に向けたスペクトル解析手法の検討2021

    • Author(s)
      大久保章、稲場肇
    • Organizer
      第82回応用物理学会秋季学術講演会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report

URL: 

Published: 2021-04-28   Modified: 2025-01-30  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi