• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2016 年度 実施状況報告書

デュアルキャビティリングダウン分光法を用いたガス中微量水分計測法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 15K06127
研究機関国立研究開発法人産業技術総合研究所

研究代表者

阿部 恒  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 物質計測標準研究部門, 上級主任研究員 (20356372)

研究分担者 橋口 幸治  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 物質計測標準研究部門, 研究員 (00712506)
天野 みなみ  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 物質計測標準研究部門, 研究員 (80586321)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワード水分計測 / ppb / SIトレーサビリティ / 高感度 / 湿度 / 高純度ガス
研究実績の概要

水蒸気は大気中に大量に存在し、一度装置等の内部へ入り込むとその高い吸着性によって除去することが非常に困難なため、高純度ガスや高真空を必要とする科学実験・製造プロセスでは、不純物としてよく問題にされる物質である。近年、特にハイテク分野を中心として、微量レベルでの水分管理の重要性が増している。しかし、管理を行うために必要となる微量水分計の性能には、感度・応答性の観点から問題があることが明らかになってきた。そこで本研究では、2波長のキャビティリングダウン分光法を使った高感度で高精度な微量水分計を開発し、国際単位系(SI)へのトレービリティが確保された実験に基づいてその性能評価を行うことで、サブppbレベルでも測定可能な信頼性の高いガス中微量水分計測法を確立することを目的としている。
本研究が成功すると、サブppbレベルでの信頼性の高いガス中微量水分計測技術が確立されることになり、計測学(Metrology)の観点から極めて意義深い。本研究による成果は、高純度ガスを必要とする全ての研究分野、微量水分測定を必要とする全ての研究分野へと波及すると考えられる。例えば、半導体製造分野で材料ガスとして使われる高純度ガス中の残留水分評価や、バリアフィルムのバリア性評価に対する貢献が期待できる。
今年度は、水分濃度を急激に変化させた実験を行い、応答性・感度の評価を行った。また、吸収スペクトルの解析から水分濃度を決定する試みも行った。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

SIトレーサブルな微量水分の一次標準を使った実験を行った。10 ppb-600 ppbの範囲で水分濃度を急激に変化させた実験を行った結果、このような微量水分領域でも、水分濃度の変化を高速かつ高感度に検出できることが分かった。測定用プログラムを改良し、ピーク測定用レーザーの周波数を掃引して、吸収スペクトルの測定を行った。吸収スペクトル解析から求めた水分濃度と標準値を比較したところ、それらは不確かさの範囲内で一致した。18回積算したスペクトルのフィッティング残差の標準偏差は0.1 ppbに相当し、サブppbレベルの測定がスペクトル解析からも可能であることが確認された。

今後の研究の推進方策

引き続きSIトレーサブルな微量水分の一次標準を使った実験を行うとともに、さらなる高感度化の方法について検討する。これまでに得られた成果をまとめ、国際会議で発表する。

次年度使用額が生じた理由

物品の購入が当初予定していた額よりも安く行えたため。

次年度使用額の使用計画

平成29年度の物品購入に使用予定。

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2016

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Measurement error in frequency measured using wavelength meter due to residual moisture in interferometer and a simple method to avoid it2016

    • 著者名/発表者名
      K. Hashiguchi, H. Abe
    • 雑誌名

      Measurement Science and Technology

      巻: 27 ページ: 115004

    • DOI

      10.1088/0957-0233/27/11/115004

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] デュアルレーザーCRDSによるN2中微量水分の近赤外スペクトル2016

    • 著者名/発表者名
      阿部恒, 橋口幸治
    • 学会等名
      第77回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ新潟コンベンションセンター (新潟県新潟市)
    • 年月日
      2016-09-15
  • [学会発表] CAVITY RING-DOWN SPECTROSOCPY FOR TRACE-MOISTURE MEASUREMENT USING DUAL-LASER SYSTEM2016

    • 著者名/発表者名
      H. Abe, K. Hashiguchi, M. Amano
    • 学会等名
      The XIII International Symposium on Temperature and Thermal Measurements in Industry and Science (TEMPMEKO)
    • 発表場所
      Belvedere Congress Center (Zakopane, Poland)
    • 年月日
      2016-06-27
    • 国際学会

URL: 

公開日: 2018-01-16  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi