2016 Fiscal Year Research-status Report
デュアルキャビティリングダウン分光法を用いたガス中微量水分計測法の開発
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15K06127
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
阿部 恒 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 物質計測標準研究部門, 上級主任研究員 (20356372)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
橋口 幸治 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 物質計測標準研究部門, 研究員 (00712506)
天野 みなみ 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 物質計測標準研究部門, 研究員 (80586321)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 水分計測 / ppb / SIトレーサビリティ / 高感度 / 湿度 / 高純度ガス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
水蒸気は大気中に大量に存在し、一度装置等の内部へ入り込むとその高い吸着性によって除去することが非常に困難なため、高純度ガスや高真空を必要とする科学実験・製造プロセスでは、不純物としてよく問題にされる物質である。近年、特にハイテク分野を中心として、微量レベルでの水分管理の重要性が増している。しかし、管理を行うために必要となる微量水分計の性能には、感度・応答性の観点から問題があることが明らかになってきた。そこで本研究では、2波長のキャビティリングダウン分光法を使った高感度で高精度な微量水分計を開発し、国際単位系(SI)へのトレービリティが確保された実験に基づいてその性能評価を行うことで、サブppbレベルでも測定可能な信頼性の高いガス中微量水分計測法を確立することを目的としている。
本研究が成功すると、サブppbレベルでの信頼性の高いガス中微量水分計測技術が確立されることになり、計測学(Metrology)の観点から極めて意義深い。本研究による成果は、高純度ガスを必要とする全ての研究分野、微量水分測定を必要とする全ての研究分野へと波及すると考えられる。例えば、半導体製造分野で材料ガスとして使われる高純度ガス中の残留水分評価や、バリアフィルムのバリア性評価に対する貢献が期待できる。
今年度は、水分濃度を急激に変化させた実験を行い、応答性・感度の評価を行った。また、吸収スペクトルの解析から水分濃度を決定する試みも行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
SIトレーサブルな微量水分の一次標準を使った実験を行った。10 ppb-600 ppbの範囲で水分濃度を急激に変化させた実験を行った結果、このような微量水分領域でも、水分濃度の変化を高速かつ高感度に検出できることが分かった。測定用プログラムを改良し、ピーク測定用レーザーの周波数を掃引して、吸収スペクトルの測定を行った。吸収スペクトル解析から求めた水分濃度と標準値を比較したところ、それらは不確かさの範囲内で一致した。18回積算したスペクトルのフィッティング残差の標準偏差は0.1 ppbに相当し、サブppbレベルの測定がスペクトル解析からも可能であることが確認された。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続きSIトレーサブルな微量水分の一次標準を使った実験を行うとともに、さらなる高感度化の方法について検討する。これまでに得られた成果をまとめ、国際会議で発表する。
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| Causes of Carryover |
物品の購入が当初予定していた額よりも安く行えたため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成29年度の物品購入に使用予定。
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