レーザを用いた放射性廃棄物の分析方法の研究および開発

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13308025
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 長谷川 秀一 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (90262047)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 津島 悟 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (80312990) ; 等々力 賢 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (10270886) ; 長崎 晋也 東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 助教授 (20240723)
• Keywords: 放射性廃棄物 / レーザ / 微量分析

Research Abstract

分析対象をCa元素を選択した場合、Caイオンの原子構造から遷移波長は397nmおよび866nmのレーザ光源が必要となる。これらの光源は連続発振で波長が安定化されている必要がある。866nmについて半導体レーザを光源として選択し、その波長安定化および絶対波長の測定を行った。
波長安定化は2通りの方法で行い比較した。1つ目は半導体レーザのPiezoに変調をかける方法である。エタロンで得た信号Lock-In-Amplifierに入力することで誤差信号を作る。この信号をPID加算装置でScan Controlからの信号に加えて、Piezoにフィードバックをかけ周波数を安定化する。この方法で156.8kHzの線幅を得た。しかし、この方法だと半導体レーザの周波数自体が変調している影響を受けていることになる。よってできる限りレーザに影響を与えないことが必要なる。そこで、エタロンへ変調を加える方法を行った。エタロンに変調を加えることでレーザはエタロンに対して相対的には動いていることになるが、実際にはレーザに影響はない。これによって得られた線幅は91kHzであり、Piezoに変調をかける方法より周波数は安定した。また変調をかける部分とフィードバックを戻す部分が異なるため、エタロンのオフセットを変化させるとロックをかける周波数を容易に変化させることができるようになった。
絶対波長についてはガルバノ分光を用いて行った。まず、866nm付近にはNeの大きな吸収波長(865.6765nm、865.689nm)が存在することから、これを利用して較正を行った。その後Caのガルバノセルにより、必要となるCaイオンの^2P_<1/2>⇔^2D_<3/2>間の吸収を確認し、絶対波長を把握した。