キャビティーリングダウン法による窒素酸化物の極微量迅速分析装置の開発

2008 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19710010
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 環境動態解析
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 高橋 けんし 京都大学, 次世代開拓研究ユニット, 特定助教 (10303596)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2008
• キーワード: キャビティーリングダウン分光法 / 超高感度分析 / 迅速分析 / レーザー / 窒素酸化物

研究概要

本研究では、夜間大気における重要な微量成分であるN_2O_5とNO_3を直接検出できる新奇な超高感度計測法の確立とプロトタイプ装置の開発を目指した。計測にはレーザーキャビティーリングダウン(CRDS)法を用いた。パルス発振の色素レーザーを用いて、100秒積算で2.2pptvの検出下限を達成することに成功した。これにより、CRDS法のN_2O_5/NO_3の大気計測への応用が有用であることが確認された。次に、半導体レーザーを使った実験でもS/N比の高い信号が得られるようになり、安価に入手できる光源を用いた次世代超高感度センサーの開発に道が拓かれた。

研究成果

• [雑誌論文] In-situ measurements of ambient N_2O_5, NO_2, O_3, and NO in a suburban area, Toyokawa, Japan (2008)
  • 著者名/発表者名: Tomoki Nakayama, Tomoyuki Ide, F. Taketani, M. Kawai, K. Takahashi, and Y. Matsumi
  • 雑誌名: Atmos. Environ. 42 ページ: 1995-2006
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pulsed laser photolysis vacuum UV laser-induced fluorescence kinetic study of the reactions of Cl(^2P_<3/2>) atoms with ethyl formate, n-propyl formate, and n-butyl formate (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Ide, E. Iwasaki, Y. Matsumi, J. -H. Xing, K. Takahashi, and T. J. Wallington
  • 雑誌名: Chem. Phys. Lett. 467 ページ: 70-73
  • 査読あり
• [雑誌論文] Vacuum UV laser-induced fluorescence study of the collisional removal of Br(^2P_<1/2>) atoms by small molecules (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Takahashi, E. Iwasaki, and Y. Matsumi
  • 雑誌名: Chem. Phys. Lett. 463 ページ: 50-53
  • 査読あり
• [雑誌論文] Kinetics and Mechanism of the Reaction of Chlorine Atoms with n-Pentanal (2008)
  • 著者名/発表者名: E. Iwasaki, T. Nakayama, Y. Matsumi, K. Takahashi, T. J. Wallington*, M. D. Hurley and E. W. Kaiser
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. A112(8) ページ: 1741-1746
  • 査読あり
• [雑誌論文] Atmospheric Chemistry of Cyclohexanone : UV Spectrum and Kinetics of Reaction with Chlorine Atoms (2008)
  • 著者名/発表者名: E. Iwasaki, Y. Matsumi, K. Takahashi, T. J. Wallington, M. D. Hurley, J. J. Orlando, E. W. Kaiser, and J. G. Calvert
  • 雑誌名: Int. J. Chem. Kinet. 40(5) ページ: 223-229
  • 査読あり
• [雑誌論文] Approach to Thermal Equilibrium in Atomic Collisions (2008)
  • 著者名/発表者名: P. Zhang, V. Kharchenko, A. Dalgarno, Y. Matsumi, T. Nakayama, and K. Takahashi
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 100(10) ページ: 103001-1 - 103001-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Single Particle Analysis of Secondary Organic Aerosols Formed from 1,4-Cyclohexadiene Ozonolysis Using a Laser-Ionization Single-Particle Aerosol Mass Spectrometer (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Narukawa, Y. Matsumi, J. Matsumoto, K. Takahashi, A. Yabushita, K. Sato, and T. Imamura
  • 雑誌名: Bull. Chem. Soc. Japan. 81(1) ページ: 120-126
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thermal decomposition rate of N205 molecules measured by cavity-ring down spectroscopy (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Nakayama, T. Ide, K. Takahashi, and Y. Matsumi
  • 雑誌名: Int. J. Chem. Kinet. 40 ページ: 679-684
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pulsed laser photolysis vacuum UV laser-induced fluorescence kinetic study of the gas-phase reactions of Cl(^2P_<3/2>) atoms with C_3-C_6 ketones (2007)
  • 著者名/発表者名: K. Takahashi, E. Iwasaki, Y. Matsumi, and T. J. Wallington
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. A111 ページ: 1271-1276
  • 査読あり
• [雑誌論文] Atmospheric Chemistry of CF_3CH=CH_2 and C_4F_9CH=CH_2 : Products of the Gas-Phase Reactions with Cl Atoms and OH Radicals (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Nakayama, K. Takahashi, Y. Matsumi, A. Toft, M. P. Sulbaek Andersen, O. J. Nielsen, R. L. Waterland, R. C. Buck, M. D. Hurley, and T. J. Wallington
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. A111 ページ: 909-915
  • 査読あり
• [雑誌論文] Trace detection of atmospheric NO_2 by laser-induced fluorescence using a GaN diode laser and a diode-pumped YAG laser (2007)
  • 著者名/発表者名: F. Taketani, M. Kawai, K. Takahashi, and Y. Matsumi
  • 雑誌名: Appl. Opt. 46 ページ: 907-915
  • 査読あり
• [雑誌論文] Vacuum ultraviolet laser-induced fluorescence kinetic study of the reactions of Cl atoms with fluoroalkenes (C_XF_<2x+1>CH=CH_2, x=1,2,4,6, and 8) at low pressures (2007)
  • 著者名/発表者名: K. Takahashi, E. Iwasaki, T. Nakayama, Y. Matsumi and Timothy J. Wallington
  • 雑誌名: Int. J. Chem. Kinet. 39 ページ: 328-332
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mechanism of the Gas Phase Reaction of Chlorine Atoms with Butanone (2007)
  • 著者名/発表者名: E. Iwasaki, F. Taketani, K. Takahashi, Y. Matsumi, T. J. Wallington, and M. D. Hurley
  • 雑誌名: Chem. Phys. Lett. 439 ページ: 274-279
  • 査読あり
• [雑誌論文] Real-time analysis of secondary organic aerosol particles formed from cyclohexene ozonolysis using a laser-ionization single-particle aerosol mass spectrometer (2007)
  • 著者名/発表者名: M. Narukawa, Y. Matsumi, J. Matsumoto, K. Takahashi, A. Yabushita, K. Sato, and T. Imamura
  • 雑誌名: Anal. Sci. 23 ページ: 507-512
  • 査読あり
• [雑誌論文] Measurements of Ammonium- and Sodium-Salt Aerosol Particles Using a Laser-Ionization Single-Particle Aerosol Mass Spectrometer (2007)
  • 著者名/発表者名: M. Narukawa, Y. Matsumi, K. Takahashi, and A. Yabushita
  • 雑誌名: Chem. Lett. 36(7) ページ: 904-905
  • 査読あり
• [学会発表] DOAS法と MAX-DOAS法を用いた大気汚染成分の同時計測 (2008)
  • 著者名/発表者名: 原田一平,片岡大祐,松本拓,増田健二,久世宏明,由井四海,一ノ瀬俊明,戸野倉賢一、高橋けんし
  • 学会等名: SICE(計測自動制御学会)リモートセンシングシンポジウム
  • 発表場所: 気象庁気象研究所
  • 年月日: 20081106-07
• [学会発表] 2ミクロン帯レーザーを用いたCO_2その場計測法の開発 (2008)
  • 著者名/発表者名: 朝川貴司、戸野倉賢一、高橋けんし、山農大輔、坂本陽介、川崎昌博
  • 学会等名: 第14回大気化学討論会
  • 発表場所: 海洋研究開発機構横浜研究所
  • 年月日: 20081029-31
• [学会発表] 2007年夏季東京大気観測:パルス差分吸収分光法によるNO_2計測 (2008)
  • 著者名/発表者名: 神戸康聡、戸野倉賢一、宮尾優香、中山智喜、松見豊、高橋けんし、川崎昌博
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2008年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ国際会議場
  • 年月日: 20080525-30
• [学会発表] Laser-induced fluorescence study of the Cl-atom initiated oxidation of biogenic carbonyl compounds (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Takahashi, E. Iwasaki, T. Nakayama, Y. Matsumi, and T. J. Wallington
  • 学会等名: ACS National Meeting
  • 発表場所: The Ernest N. Morial Convention Center, New Orleans, USA.
  • 年月日: 20080405-10
• [学会発表] 2007年夏季東京観測:Moコンバータ化学発光法NO_2計測の問題点 -レーザー誘起蛍光法との比較- (2007)
  • 著者名/発表者名: 宮尾優香、井出智幸、中山智喜、松見豊、高橋けんし、戸野倉賢一
  • 学会等名: 第13回大気化学討論会
  • 発表場所: 名古屋大学野依記念学術交流館
  • 年月日: 20071127-29
• [学会発表] Laboratory studies of the atmospheric photodissociation processes affected by intensity variations of solar ultraviolet radiation during solar cycles (2007)
  • 著者名/発表者名: K. Takahashi, Y. Matsumi, and T. Nakayama
  • 学会等名: Int'l symposium on CAWSES
  • 発表場所: Tokeidai Memorial Hall, Kyoto University, Kyoto, Japan
  • 年月日: 20071023-27
• [学会発表] A laboratory study on the atmospheric fate of fluorotelomer olefins relevant to perfluorinated acids (2007)
  • 著者名/発表者名: K. Takahashi, E. Iwasaki, T. Nakayama, Y. Matsumi, and T. J. Wallington
  • 学会等名: The 27th International Symposium on Halogenated Persistent Organic Pollutants
  • 発表場所: Hotek Okura Tokyo, Japan
  • 年月日: 20070903-07
• [学会発表] 沖縄辺戸岬におけるレーザーイオン化個別粒子質量分析計を用いた大気エアロゾル観測 (2007)
  • 著者名/発表者名: 松見 豊、成川正広、高橋けんし、松本淳、薮下彰啓、高見昭憲、畠山史郎
  • 学会等名: 第24回エアロゾル科学・技術研究討論会
  • 発表場所: 埼玉県国立保健医療科学院
  • 年月日: 20070809-11
• [学会発表] 真空紫外レーザー誘起蛍光法を用いたCl(^2P_<3/2>)原子とギ酸エステルとの反応速度定数の計測 (2007)
  • 著者名/発表者名: 井出智幸、岩崎絵利果、高橋けんし、松見 豊
  • 学会等名: 第23回化学反応討論会
  • 発表場所: 神戸大学百年記念館六甲ホール
  • 年月日: 20070613-15