2021 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 / 中赤外分光 / 水素同位体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
水素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．ところが、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った。
これまでに，環境中の軽水，重水の移動拡散現象の解明を目的として，中赤外レーザーによるこれらの検出技術の検証を行った．実験室で中赤外レーザー光路を横切る形でマイクロ流路を設け，流路が空の状態から軽水を流入させ，次に重水を，さらにまた軽水を流した際のレーザー光出力の時間変化を計測した．レーザー出力が流路中の軽水，重水の濃度に対応しており，リアルタイムでの水素同位体濃度変化の検出を実証した．
さらに、検出用の高出力レーザーについても，Er：YAPレーザーの高出力化に取り組み，平均レーザー出力の向上と能動Qスイッチ動作に成功した．また中赤外レーザーのさらなる高性能化に向けて、受動Ｑスイッチ用透明セラミック材料の実証、今回の研究成果をトリチウムへ拡大可能な4μｍ帯のレーザー光源開発にも成功した。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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