2007 Fiscal Year Annual Research Report
赤外半導体レーザーを用いた安定同位体のリアルタイム計測装置の開発
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19710011
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
中山 智喜 Nagoya University, 太陽地球環境研究所, 助教 (40377784)
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| Keywords | 地球温暖化 / 安定同位体 / 温室効果気体 / 一酸化二窒素 / 圧力広がり / 分光定数 / レーザー分光 / キャビティリングダウン法 |
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| Research Abstract |
地球大気において、一酸化二窒素(N_2O)は、重要な温室効果気体であり地球温暖化に寄与している。各発生源の寄与を見積もるために大気中N_2Oの同位体分子種(アイソトポマー)比の計測が有効である。従来、安定同位体の分析は主に質量分析法を用いて行われてきた。しかし、装置が大きく、ガスクロマトグラフィーによる分離、CO_2やH_2Oの除去など、煩雑な前処理が必要であるため、装置を持ち運び発生源でリアルタイムに計測することは困難であった。本研究では、連続光キャビティリングダウン分光法をN_2Oの安定同位体の計測に初めて応用した。N_2Oアイソトポマーの検出には、1.5μm付近の3v_3バンドを用いた。検出光光源には、近赤外半導体レーザーを採用した。開発した装置を用いて、N_2Oの振動回転スペクトルの空気分子(N_2およびO_2)による圧力広がり定数の測定を行った。個々の振動回転線をVoigt関数でフィットし、圧力幅を測定した。様々な圧力および温度条件において、圧力幅を測定することにより、圧力広がり係数および温度係数を決定した。また、N_2O同位体分子種の高純度ガスを用いて、各アイソポマーの吸収スペクトルを測定し、分光定数および線強度の測定を行った。^<15>N^<14>N^<16>Oの3v_3バンドの分光定数および線強度の測定は、本研究が初めてである。これらのデータを用いて、アイソトポマー計測に適切な振動回転線、^<15>N^<14>N^<16>O:P(19)遷移(6497.17 cm^<-1>)および^<14>N^<15>N^<16>O:R(19)遷移(6459.49 cm^<-1>)を決定した。本研究では、分光法を用いたN_2O同位体のリアルタイム計測装置の開発に不可欠な基礎データを取得することができた。
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