| 研究課題/領域番号 |
17K14507
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| 研究機関 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 |
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研究代表者 |
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, 研究員 (00712506)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | キャビティリングダウン分光法(CRDS) / 微量水分 / 波長計 / 周波数制御 / 共振器 |
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| 研究実績の概要 |
研究代表者が独自に開発した「波長計制御型キャビティリングダウン分光法（CRDS）によるガス中微量水分計」を用いたスペクトル測定の高感度化・高分解能化に向けた研究を進めている。共振器の共振周波数とプローブレーザーの周波数を1台の波長計を用いて同時に制御することで、高感度化に必須となるフィネスの高い共振器（反射率の高いミラーを用いた共振器）を使用でき、尚且つ長時間安定測定が可能な計測技術の確立を目指している。さらに、共振器の共振周波数を任意に設定できるようにすることで、従来のCRDSによる測定では制限されていた高分解能なスペクトル測定の実現を目指している。最終的には、実際に微量水分の標準ガスを測定・解析することで、本研究手法の検証を行う。
平成30年度は、まずは1台の波長計を用いてプローブレーザーの周波数と共振器の共振周波数の同時制御を行えるようにした。波長計に入射するレーザーを高速に切替えることが可能な装置(スイッチャ)を導入し、２つのレーザーの周波数を同時に制御できるようにした。それぞれの波長の測定に必要な時間、切り替えの時間等を調整し、最終的には、今回の制御機構を用いて高速なリングダウン時間測定が可能となった。次に、長時間安定して測定できるように、共振器長の制御機構の改善を行った。共振器の温度調整機構を導入し、さらにフィードバック制御に用いる信号の調整を行うことで、安定な制御を可能にした。
研究実施計画を前倒しして、高分解能スペクトル測定の実現に向けても取り組んだ。共振器の共振周波数を変えながら測定できるようにすることで、共振器を用いたスペクトル測定では制限されていた高分解能な測定を実現できた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
平成30年度の計画は予定通り順調に進めることができた。プローブレーザーの周波数と共振器の共振周波数の同時制御を可能にし、安定して高速なリングダウン時間測定を実現できた。また、当初は平成31年度に計画していた高分解能スペクトル測定を前倒しして実現することができた。
開発した測定装置を用いて得られたスペクトルを詳細に解析することで、解析に用いる関数の検討を行うことができた。スペクトルの縦軸（吸収強度）、横軸（周波数）、ともに精度良く測定できるようになったことで、関数の詳細な検討が可能となった。
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| 今後の研究の推進方策 |
引き続き、微量水分標準ガスの高感度・高分解能スペクトル測定を進めていく。開発した測定装置を用いて、SIトレーサブルな微量水分標準ガスの測定を行い、精確に水分量を求めることができているかを確認する。本研究で目標となる検出感度10 pptを実現できているかを検証し、必要に応じて改善を行う。
得られたスペクトルを用いてフィッティング関数の検証を行う。測定結果から水の吸収断面積を求め、データベースとの比較・検証を行う。
これまでの研究成果を論文にまとめ、投稿する。学会等に参加し、成果の発信を行う。
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