2019 Fiscal Year Annual Research Report
中赤外レーザー分光による動的な水素同位体の移動現象の解明
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18H01204
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| Research Institution | National Institute for Fusion Science |
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Principal Investigator |
安原 亮 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 准教授 (30394290)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田中 将裕 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 准教授 (00435520)
赤田 尚史 弘前大学, 被ばく医療総合研究所, 教授 (10715478)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 中赤外レーザー / 重水 / 軽水 / FTIR / 中赤外分光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
水同位体の移動拡散現象の解明は、核融合分野を始めとして多くの分野で重要な課題である。しかしながら、これまでの質量分析装置や分光装置などの閉空間で行う、固定的な計測では、環境中（例えば空間や物質表面）の動的な移動現象の観測は困難である。この課題を、中赤外レーザーとレーザー計測技術及び水同位体定量研究の知見を基に、「中赤外レーザー分光による水同位体計測手法」の開発によって解決する。中赤外域には、水酸基の収縮振動モードに起因する同位体毎にピークの異なる大きな吸収がある。中赤外レーザー光を物質表面や雰囲気中に照射すると、水素同位体種に対応した波長で光強度が減衰する。これを利用し、空間中での水同位体の定量を行う。
今年度は、計測に用いるレーザー装置の高効率化及び高出力化の成功、重水、軽水のFTIR計測、軽水、重水のレーザー計測に成功した。計測に用いるレーザー装置開発は大きな進展を見せ、Er添加YAP結晶を高効率でQスイッチ動作させることに成功した。発振波長は2.9μｍである。レーザーの高出力化によって計測信号を大きくとることが可能となり、全体の測定精度向上につながる。FTIRを用いた計測では、独自で開発したサンプル保持装置を用いて透過測定手法によって、重水、軽水の中赤外の吸収スペクトルを評価することが可能になった。レーザー計測では、重水、軽水を保持したサンプルホルダにレーザー入射し、サンプルホルダの内容物によって変化する光強度の測定に成功している。
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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
今年度までに、重水、軽水のFTIR計測やレーザー計測に着手しており、目的に対して十分な進捗が達成されている。
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| Strategy for Future Research Activity |
予定通りに研究を推進する。今年度成功した、Er：YAPレーザーについては、発振器の最適化等を行い、レーザーの高性能化を進める。また最終目標である軽水と重水の光学的計測手法の確立を目指し、レーザー計測によって定量評価を行う、
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