2011 Fiscal Year Research-status Report
半導体レーザを用いた誘電体バリア放電型オゾナイザ内部のオゾン濃度分布計測
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23760261
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| Research Institution | The University of Tokushima |
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Principal Investigator |
寺西 研二 徳島大学, ソシオテクノサイエンス研究部, 准教授 (80435403)
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| Project Period (FY) |
2011-04-28 – 2013-03-31
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| Keywords | 誘電体バリア放電 / オゾナイザ / 濃度測定 / レーザー光吸収法 |
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| Research Abstract |
本研究の目的は、誘電体バリア放電(DBD)型オゾナイザのオゾン生成機構解明を目指し，可視光を放射する半導体レーザを用いた光吸収法によりオゾナイザ内部で直接オゾン濃度を測定できるシステムを構築することである。本年度は，光学部品やレーザー等を購入しながら光学系を設計し，測定システムの構築と動作確認，予備実験を行った。 測定に使用する発振波長594nmの固体励起レーザーの入手に時間を要したため，このレーザーとほぼ同じ波長の光を放射するパワーLEDを用いて，オゾン吸収セル内に既知の濃度でオゾンを導入し，光の透過率とオゾン濃度の関係を測定した。これにより製作した電流電圧変換回路の調整を行い，ロックインアンプ等の測定システムの動作を確認した。レーザー納入後には，オゾン濃度測定に必要な光吸収断面積を決定するために，レーザーとオゾン吸収セルを用いて594nmにおける光吸収断面積を実験的に求め，他の研究者により報告されている値と比較を行った。その結果，本研究で得られた594nmオゾンの光吸収断面積は4.64×10-21cm2であり，4.65×10-21cm2のBrionと4.63×10-21cm2のBurkholder and Talukdarに近い値であることが分かった。 上記と並行して製作していたオゾン濃度測定用のオゾナイザが完成したので，オゾナイザ内部にレーザーを照射しオゾン密度分布を測定した。現時点でオゾナイザ内部の密度分布を観測できているものと考えられるが，実験結果に一部不明な点があることや再現性に問題があり，現在これらを解決するためにオゾナイザの構造や光学系の見直しを行っている。これらの成果は「平成24年電気学会全国大会」で発表し，2012年7月にポルトガルで開催される「電離気体原子分子物理欧州会議(ESCAMPIG2012)」で発表する予定である。
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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
当初，平成23年度に「１．オゾン濃度分布観測用オゾナイザの製作」，「 ２．光学系と測定システムの構築」と「３．シミュレーションコードの開発」を行う計画を立てた。このうち１と２については計画内容を殆ど達成することができたので，おおむね順調に進展していると判断した。３についても早急に取り掛かる予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成24年度の研究計画に基づいてオゾナイザ内部のオゾン密度分布測定を引き続き行い，上述した問題解決を行う。不明な点については他の研究者の意見等を聞くために研究会等で積極的に発表したい。また，現時点で進行が遅れているシミュレーションについても早急に取り掛かり，実験と計算を同時並行で進めていく予定である。得られた成果は随時国内外の学会等で発表し，本研究の最終年度である今年度中に研究の総まとめを行い，学術論文を執筆するところまでを行いたいと考えている。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
平成23年度の繰越金は約28万円であった。これは平成23年度に購入予定であった空気原料オゾナイザ内部の窒素酸化物濃度測定用の発振波長475nmのレーザーの購入を見送ったためである。酸素原料オゾナイザ内部の濃度測定に使用した594nmのレーザーが予定より高価であったことから次年度の研究費と合算して購入する必要性が出てきたことに加え，上述した酸素原料での測定における問題を解決することが優先と判断したためである。なお，実験結果の不明な点や再現性の問題の大きな要因はオゾナイザの構造にあると見ており，現時点では解決可能であると考えている。
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