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2018 年度 実績報告書

光源・干渉計と解析アルゴリズムの革新による気体用FTIRの超小型化

研究課題

研究課題/領域番号 17K19062
研究機関北海道大学

研究代表者

島田 敏宏  北海道大学, 工学研究院, 教授 (10262148)

研究期間 (年度) 2017-06-30 – 2019-03-31
キーワード赤外分光 / 干渉計
研究実績の概要

本研究では、呼気分析による健康診断や植物工場でのエチレン・CO2などの濃度管理に用いる小型の高感度の気体分子濃度測定器を開発することを目的とした。本研究では、測定の原理に立ち返り、光源と解析法を工夫することにより、大型となる理由である干渉計の可動鏡の動作範囲を大幅に小さくする。これにより干渉計を微細加工による機構(micro electromechanical systems; MEMS)に置き換えることが可能になる。
本研究は原理実証のための研究が目的であり、開発する4つの要素技術に関する研究を行ってきた。(1)フィッティングによる干渉計データの赤外吸収スペクトルへの変換アルゴリズムについては、MATLABライブラリの使用から自前のソフトウェアへの移行を行った。(2)メタマテリアルの概念を用いて発光波長を制御した中~遠赤外光源の開発については、材料探索を行い、超高温材料として知られるYb2Si2O7等と炭素およびタングステンの積層膜に関する実験及びパターニング実験を行った。2次元プロセスは可能となり、FTIRの光源部分を用いた評価もおこなった。現在、三次元厚膜積層の方法を探索している段階である。(3)干渉計の製作については、電磁アクチュエータを利用して試作を行った。干渉計のMEMS化については、文科省ナノテクプラット等を用いた自分での製作を検討したが、実験の結果自力での製作は断念し、外注委託を行っている(2019年3月の段階で外部試作中)。(4)感度向上のための気体分子の冷却濃縮機構について試作を行った。実用化のための企業との連携もはじまっており、まず有効性の高い特許を取得し、それから論文発表する方向でデータ・ノウハウを蓄積している。

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] University of South Wales(オーストラリア)

    • 国名
      オーストラリア
    • 外国機関名
      University of South Wales
  • [国際共同研究] Aalto University(フィンランド)

    • 国名
      フィンランド
    • 外国機関名
      Aalto University
  • [雑誌論文] さまざまな面指数を持つcBN表面のナノインデンテーション2019

    • 著者名/発表者名
      田村貴大、Roman Nowak、高倉洋礼、島田敏宏
    • 雑誌名

      New Diamond

      巻: 134 ページ: in press

    • 国際共著
  • [雑誌論文] Semitransparent conductive carbon films synthesized by sintering spin-coated sp3-based network polymer2018

    • 著者名/発表者名
      Yanase Takashi、Uwabe Hiroaki、Hasegawa Koki、Nagahama Taro、Yamaguchi Makoto、Shimada Toshihiro
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 57 ページ: 030302~030302

    • DOI

      10.7567/JJAP.57.030302

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Rich interfacial chemistry and properties of carbon-doped hexagonal boron nitride nanosheets revealed by electronic structure calculations2018

    • 著者名/発表者名
      Xie Wei、Tamura Takahiro、Yanase Takashi、Nagahama Taro、Shimada Toshihiro
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 57 ページ: 04FL11~04FL11

    • DOI

      10.7567/JJAP.57.04FL11

    • 査読あり
  • [学会発表] Porous Graphitic Carbon Nitride Nanosheets Obtained by A Combined Exfoliation Strategy for Enhanced Photocatalytic Hydrogen Production2019

    • 著者名/発表者名
      劉維・田村貴大・柳瀬 隆・長浜太郎・島田 敏宏
    • 学会等名
      日本セラミックス協会2019年基礎討論会
  • [学会発表] 窒化ホウ素ナノチューブCVD合成のナノ粒子触媒の探索2019

    • 著者名/発表者名
      島田敏宏・白鳥達也・山本靖典・長浜太郎・柳瀬隆
    • 学会等名
      日本セラミックス協会2019年基礎討論会
  • [学会発表] Understanding of the exfoliated MoS2/GO membrane filtration performance2019

    • 著者名/発表者名
      Meiqi Zhang・Boyue Lian・Gregory Leslie・Toshihiro Shimada
    • 学会等名
      日本セラミックス協会2019年基礎討論会
  • [学会発表] MoS2のCVD成長-触媒ナノ粒子を用いたナノチューブ成長と薄膜の不純物・欠陥の解析2018

    • 著者名/発表者名
      島田敏宏・上原史也・後藤真菜美・田村貴大・柳瀬 隆・長浜太郎
    • 学会等名
      2018年日本表面真空学会学術講演会
    • 招待講演
  • [学会発表] DFT calculation of rectangular MoS2 nanotubes2018

    • 著者名/発表者名
      MEIQI ZHANG、Takashi Yanese、Taro Nagahama、Toshihiro Shimada
    • 学会等名
      応用物理学会第79回秋季学術講演会
  • [学会発表] プラズマCVDによる窒化ホウ素合成における原料と触媒の影響2018

    • 著者名/発表者名
      白鳥 達也、高見 拓哉、三浦 拓也、柳瀬 隆、長浜 太郎、山本 靖典、島田 敏宏
    • 学会等名
      応用物理学会第79回秋季学術講演会
  • [学会発表] Search of new nitrogen-doped carbon materials by compressing molecular crystals2018

    • 著者名/発表者名
      I. Yamane・ T. Yanase・ T. Naghama・ T. Shimada
    • 学会等名
      50th International Conference on Solid State Materials and Devices
    • 国際学会
  • [学会発表] Synthesis of N-doped polyacenes and single crystal growth by flux evaporation method2018

    • 著者名/発表者名
      N. Sakai・ T. Yanase・ T. Naghama・ T. Shimada
    • 学会等名
      50th International Conference on Solid State Materials and Devices
    • 国際学会
  • [備考] 研究室

    • URL

      www.eng.hokudai.ac.jp/labo/kotai/index.html

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公開日: 2021-12-27  

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