開放大気中への放出ガスフラックスの半導体レーザによるその場・非接触計測

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11650428
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: 古賀 隆治 岡山大学, 工学部, 教授 (20027147)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 香川 直己 福山大学, 工学部, 講師 (80258300) ; 豊田 啓孝 岡山大学, 大学院・自然科学研究科, 助手 (20311798) ; 和田 修己 岡山大学, 工学部, 助教授 (10210973)
• Keywords: 鉛塩半導体レーザ / シンチレーション / メタン / 濃度 / 揺らぎ / 湧出束 / 吸収

Research Abstract

1.光学ヘッドの完成
独Muetek社の協力を得て、液体窒素で冷却し、数ミリケルビンの精度で温度制御できるデュワー瓶に鉛塩半導体レーザと赤外線検出素子を装着し、軸外し反射光学素子のみを用いたレーザビーム放射・検出ヘッドを整備した。大気中のメタンガスのスペクトルを正確に捉えるために半導体レーザが縦マルチモードで発光することを押さえ、感度を保証するために100メートル以上の遠方でも光ビームが拡散しないような横モードの制御が必要であった。
2.大気中メタンガス濃度の測定
上記試作装置を用いて、屋外の大気中メタンガス濃度を、10ミリ秒の高時間分解能で、しかも連続的に測定することに成功した。数多くの実験を繰り返して、このような測定の手順をマニュアル化した。実験の場所を岡山大学キャンパスから離れた地域共同センターから岡山大学内に移動し、実験の回数を稼いだ。
3.信号処理系の整備と、メタン吸収線の選択。
電気信号処理系を整備し、レーザ温度を2mKの範囲で制御することに成功した。但し、これは室内の値なので、今後戸外での運用実績を積み、さらに改良の必要がある。また、最近のコンピュータの発達に伴い、新しい信号処理方式が可能になってきたので新たな方式を考案する必要が認められた。
4.エアロゾルの測定
大気の気象条件への寄与が強い、エアロゾルについてもレーザーレーダを用いて観測を行い、世界的な観測組織、KOSA-net、に協力した。

Research Products

• [Publications] H.Wei,R.Koga, et al.: "Depolarization Properties of Asian dust (Kosa) Measured in 1998-2000 at Okayama, Japan"Proc.SPIE. Vol.4153. 559-566 (2000)
• [Publications] H.Wei,R.Koga, et al.: "Stable inversion method for a polarized-lidar analysis and simulation"Opt.Soc.America. Vol.18・2. 392-398 (2001)