Development of a method for gas concentration measurement with stability of a ppm-level linked to a frequency standard

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21H01823
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 29030:Applied condensed matter physics-related
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: Abe Hisashi 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)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 石渡 尚也 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 (10803877) ; 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) ; 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, 主任研究員 (00712506)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 微量水分 / キャビティリングダウン分光法 / 国際単位系 / 濃度測定

Outline of Final Research Achievements

Using a primary standard gas of trace amounts of moisture traceable to the International System of Units (SI) as a sample gas, the line intensities of water absorption lines in the 1392 nm region was determined in an SI-traceable manner using wavelength-meter-controlled cavity ring-down spectroscopy (CRDS). The spectral resolution of a compact CRDS trace moisture meter, which is effective for field measurements, was improved.

Free Research Field

湿度標準、湿度計測、分子分光

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

吸収線の線強度(Line intensity)のSIトレーサブルな値とSIトレーサブルなCRDSを用いることで、標準ガスを用いた定期校正なしで、ガス濃度を信頼性高く計測することが可能となった。これは、例えば、温室効果ガスの観測のように、地球規模で収集したデータに基づき、ガス濃度の僅かな変動を長期に渡って精確に捉える必要がある場合などに極めて有効な測定法と期待される。小型サイズを維持したまま、小型CRDSの分解能を向上させた。従来はサイズ・重量の問題で困難だった、半導体製造ラインへ直接組み込んでの使用や、月面水氷探査への応用を可能とした。