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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

研究課題

研究課題/領域番号 18H01204
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分14020:核融合学関連
研究機関核融合科学研究所

研究代表者

安原 亮  核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 准教授 (30394290)

研究分担者 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)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2019年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
2018年度: 9,100千円 (直接経費: 7,000千円、間接経費: 2,100千円)
キーワード中赤外レーザー / 水素同位体 / エルビウムレーザー / 量子カスケードレーザー / 重水 / 軽水 / 中赤外分光 / 中赤外レーザー分光 / リモート検出 / 分光計測 / FTIR / Er:YAP / 分光 / 水同位体
研究成果の概要

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を利用して、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。軽水及び重水の吸収ピークに合致した、2.9マイクロメートルと3.9マイクロメートルの2種類の波長のレーザー光源による水素同位体計測システムを構築し、中赤外レーザーによる計測システムの原理実証を行った。

研究成果の学術的意義や社会的意義

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)の動的な移動現象は観測できなかった。この課題を、本グループが取り組んできた中赤外固体レーザーと水素同位体定量研究の知見を基にして、その場計測可能なシステム開発に成功した。今後、地球科学や核融合工学等多くの分野での活用が期待できる。

報告書

(5件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2022 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (12件) (うち国際共著 2件、 査読あり 12件、 オープンアクセス 11件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Preliminary Results of H2O and D 2O Real-Time Measurement Using Mid-IR Lasers with a Wavelength of 2.9 μm and 3.9 μm2022

    • 著者名/発表者名
      Hiroki KAWASE, Hiyori UEHARA, Ryo YASUHARA
    • 雑誌名

      Plasma and Fusion Research

      巻: -

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Wavelength dependence of the Verdet constant in synthetic quartz glass for deep-ultraviolet light sources2021

    • 著者名/発表者名
      Yuki Tamaru, Hengjun Chen, Atsushi Fuchimukai, Hiyori Uehara, Taisuke Miura, and Ryo Yasuhara
    • 雑誌名

      Optical Materials Express

      巻: Vol. 11 号: 3 ページ: 814-820

    • DOI

      10.1364/ome.412395

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Efficient diode-pumped Er:YAP master-oscillator power-amplifier system for laser power improvement at 2920nm2021

    • 著者名/発表者名
      Weichao Yao, Enhao Li, Hiyori Uehara, and Ryo Yasuhara
    • 雑誌名

      Optics Express

      巻: Vol. 29 号: 16 ページ: 24606-24613

    • DOI

      10.1364/oe.429984

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Electro-optically Q-switched operation of a high-peak-power Tb:LiYF4 green laser2021

    • 著者名/発表者名
      H. Yang, H. Chen, E. Li, H. Uehara, and R. Yasuhara
    • 雑誌名

      Optics Express

      巻: Vol. 29 号: 20 ページ: 31706-31713

    • DOI

      10.1364/oe.434010

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] High-efficiency, continuous-wave Fe:ZnSe mid-IR laser end pumped by an Er:YAP laser2021

    • 著者名/発表者名
      Enhao Li, Hiyori Uehara, Weichao Yao, Shigeki Tokita, Fedor Potemkin, and Ryo Yasuhara
    • 雑誌名

      Optics Express

      巻: Vol. 29 号: 26 ページ: 44118-44128

    • DOI

      10.1364/oe.444625

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Spectroscopic properties of Er:BZMT ceramics for laser emission2020

    • 著者名/発表者名
      Weichao Yao, Hengjun Chen, Hiyori Uehara, and Ryo Yasuhara
    • 雑誌名

      Optical Materials Express

      巻: 10 号: 12 ページ: 3226-3234

    • DOI

      10.1364/ome.408858

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Dy-doped Y2O3 transparent ceramics as a mid-infrared laser medium and saturable absorber2020

    • 著者名/発表者名
      Ryo Yasuhara, Hiyori Uehara, Weichao Yao, Hengjun Chen, Shigeki Tokita, and Hiroaki Furuse
    • 雑誌名

      Optical Materials Express

      巻: 10 号: 11 ページ: 2998-3006

    • DOI

      10.1364/ome.409848

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Highly efficient Er:YAP laser with 6.9 W of output power at 2920 nm2020

    • 著者名/発表者名
      Weichao Yao, Hiyori Uehara, Hiroki Kawase, Hengjun Chen, and Ryo Yasuhara
    • 雑誌名

      Optics Express

      巻: 28 号: 13 ページ: 19000-19007

    • DOI

      10.1364/oe.395802

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Dy-doped CaF2 transparent ceramics as a functional medium in the broadband mid-infrared spectral region2020

    • 著者名/発表者名
      Hiyori Uehara, Weichao Yao, Akio Ikesue, Hiroyuki Noto, Hengjun Chen, Yoshimitsu Hishinuma, Takeo Muroga, and Ryo Yasuhara
    • 雑誌名

      OSA Continuum

      巻: 3 号: 7 ページ: 1811-1818

    • DOI

      10.1364/osac.398079

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Passively Q-switched 2.9 μm Er:YAP single crystal laser using graphene saturable absorber2019

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Kawase, Hiyori Uehara, Hengjun Chen, Ryo Yasuhara
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 12 号: 10 ページ: 102006-102006

    • DOI

      10.7567/1882-0786/ab3e61

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magneto-optic pyrochlore ceramics of Tb2Hf2O7 for Faraday rotator2019

    • 著者名/発表者名
      Ryo Yasuhara and Akio Ikesue
    • 雑誌名

      Optics Express

      巻: 27 号: 5 ページ: 7485-7490

    • DOI

      10.1364/oe.27.007485

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 2.92um high-efficiency continuous-wave laser operation of diode-pumped Er:YAP crystal at room temperature2019

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Kawase and Ryo Yasuhara
    • 雑誌名

      Optics Express

      巻: 27 号: 9 ページ: 12213-12220

    • DOI

      10.1364/oe.27.012213

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Terbium Aluminum Garnet Ceramics for the Optical Isolator in Ultra-High Power Lasers2020

    • 著者名/発表者名
      Ryo Yasuhara
    • 学会等名
      Advanced Solid State Lasers
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] High efficient mid-infrared Er:YAP laser2019

    • 著者名/発表者名
      Ryo Yasuhara
    • 学会等名
      Seminar on Mid-Infrared Laser Technology
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2023-01-30  

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