低濃度HD分子のレーザ熱レンス分光による測定法の開発

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10480116
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 榎田 洋一 名古屋大学, 工学研究科, 助教授 (40168795)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小林 登 名古屋大学, 工学研究科, 助手 (70293652) ; 山本 一良 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (50023320)
• Keywords: 同位体分離 / 水素同位体 / レーザー / 熱レンズ / 分光 / 赤外 / 低濃度分析 / HD

Research Abstract

まず,HD分子の赤外吸収スペクトルの実験による検討を行った.モル分率で97.4%のHDガスを光路長0.8mのシングルパスセルおよび光路長8mのマルチパスセルに100〜800torr封入して,アンリツ製1.382μmGaAsP系DFB型半導体レーザー半導体レーザを精密に温度制御することにより発信振動数を制御して照射し,30kHzの周波数変調をかけてロックインアンプで測定することにより,通常の吸光度法を原理としたHD分子の赤外吸収スペクトル測定を行った.この結果,2-0バンドのR(1)枝が,Herzbergらが1950年に報告した7241.82cm-1の付近に0.02cm-1程度の半値幅をもって観測されることを確認した.また,H_2Oと考えられるピークも多数観測されたが,弁別できる程度であった.本研究で用いたシステムの場合,通常の吸光度法での検出限界はマルチパスセルを用いても天然のHD濃度の10倍程度であった.分圧では20torrに相当する.次に,焦点距離0.15mの凹面鏡を用いて,半導体レーザの発振する7241.82cm^<-1>の赤外光を集光して,HD分子の吸収による熱レンズ効果を誘起するHD分子用シングルビーム型熱レンズ分光装置の試作を行った.この試作した実験装置を用いて測定を行った結果,通常の吸光度法に比較して,6〜10倍の信号強度を得ることができた.しかし,目標とする10^2の信号強度は得られなかったため,次年度にセルや光学系の最適配置を検討するとともに,バックグラウンドノイズを減らすためのダブルビーム化,信号の平均化処理等の装置高度化を図り,分圧で0.2torr程度のHDを定量化することが課題である.