2014 Fiscal Year Annual Research Report
レーザ分光法を用いた、海中現場における海水及び堆積物の化学組成分析手法の開発
| Project/Area Number |
14J08488
|
|---|
| Research Institution | The University of Tokyo |
|---|
Principal Investigator |
高橋 朋子 東京大学, 新領域創成科学研究科, 特別研究員(DC1)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2014-04-25 – 2017-03-31
|
| Keywords | 深海化学分析センサ開発 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
（１）ラマン分光システムの開発・試験
ラマン分光装置を試作し、実験室において数種類のターゲットに対して計測を行った。ラマンで計測する深海でのターゲットとして、メタンハイドレート、鉱物、海水中気体（二酸化炭素・硫化水素）があり、基礎試験装置を用いてメタンハイドレート・鉱物の測定を可能にすることを目指し、複数のターゲットの測定を行った。数種類の有機化合物の計測・定量評価に成功し、メタンハイドレートと岩石の計測にも成功した。特に、メタンハイドレートは状態が不安定で常温常圧ですぐに昇華するが、メタン・水分子ピークを明確に検出することができた。岩石では、組成の異なる岩石でピーク位置・形状が大きく異なり、岩石の種類を区別するのに十分なスペクトルを観察できた。よって、試作装置が十分な性能を持つことを示した。
（２）リアルタイム定量解析手法の開発
統計解析手法を、岩石をターゲットとした水中でのレーザ誘起破壊分光法（LIBS）での定量解析に応用することを検討した。その結果、統計解析を他の手法と組み合わせることによって、水中LIBSの信号に適した定量解析となることがわかり、現在開発を進めている。
（３）実海域試験
昨年度までに開発したLIBSセンサを改良し、2014年11月に沖縄沖伊平屋北海丘にて実海域試験を行った。熱水性堆積物を効率的に計測するため、共同研究者（ブレア・ソーントン特任准教授）らとレーザの改良・岩石グラインダーとの併用・フォーカス機能の向上を行い、熱水噴出孔地帯の複数地点で岩石の計測を行った。昨年度に実施した試験に比較して連続運用時間を飛躍的に伸ばせて装置のロバスト性を示したとともに、1000m超の深海で天然に露出した複数の岩石について、含有元素ピークの確認できるデータを取得できた。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
LIBSとラマン分光を統合した手法を海底現場での計測に応用するため、平成26年度は主にラマン分光のセットアップ開発と測定、LIBSについてのリアルタイム定量分析手法の開発、LIBSセンサの実海域試験に関わり、一定の成果を収めた。ラマン分光法の基礎実験では、測定対象として重要視しているメタンハイドレートペレットと岩石について十分測定でき、今後制作する深海用装置に搭載する機器の性能を決定することができた。また、リアルタイム定量分析手法では、水中LIBSに適した新しい手法の開発が見込めている。実海域試験では、LIBSについて昨年度と比較して飛躍的に装置のロバスト性を示すことができ、今後さらにスムーズな計測が可能になることが予想される。
|
| Strategy for Future Research Activity |
（１）深海用ラマン分光装置開発
試作した実験室試験用セットアップをもとに、共同研究者（ブレア・ソーントン特任准教授）らと協力して深海用ラマン分光装置を開発する。当初の予定ではラマン分光とLIBSの一体型センサの開発を予定していたが、予算と時間の都合上LIBSとは別に装置を制作する。また、制作した装置を用いて海底で鉱物を測定するため、実験室において水中高圧下の岩石について最適な測定手法を検討する。
（２）リアルタイム定量解析手法の開発
平成26年度から引き続き定量解析手法の開発を行う。統計解析手法と他の手法を複合した手法を完成させ、岩石の定量分析について具体的にどの程度の精度で分析できるかを検証する。また、ラマン分光法で測定した岩石データとの統合を図り、さらなる高精度の定量解析手法を開発する。
|
Research Products
(2 results)
