2017 Fiscal Year Annual Research Report
Development of dual-laser cavity ring-down spectroscopy for measurement of trace moisture in gases
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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, 計量標準総合センター, 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, 計量標準総合センター, 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, 計量標準総合センター, 主任研究員 (80586321)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 水分計測 / ppb / トレーサビリティ / 高感度 / 湿度 |
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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、ピエゾ素子を高フィネスキャビティに組み込み、より周波数精度の高い吸収スペクトル測定が可能となるように装置を改良した。また、デュアルレーザーCRDSの測定データについて、不確かさのガイドライン文書であるGUM(ISO文書”Guide to the expression of uncertainty in measurement)に基づいて解析を行い、観測されたノイズが2台のダイオードレーザーで測定した2つのリングダウン時間のデータの相関を考慮することで定量的に説明できることを明らかにした。
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