温室効果気体の発生・吸収源の高精度分離評価を目指した同位体連続観測手法の開発

2009 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21200030
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: 村山 昌平 National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, 環境管理技術研究部門, 主任研究員 (30222433)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 松枝 秀和 気象研究所, 地球化学研究部, 室長 (60354552) ; 澤 庸介 気象研究所, 地球化学研究部, 主任研究官 (00354556) ; 坪井 一寛 気象研究所, 地球化学研究部, 主任研究官 (10553167)
• Keywords: 安定同位体比 / 連続測定 / 赤外吸収法 / 炭素循環 / 温室効果気体 / レーザ分光

Research Abstract

本研究では、レーザ光源を用いた赤外吸収法による、観測現場で無人連続測定が可能な高精度CO_2同位体連続観測手法の開発を目標とする。今年度は、研究開始当初、初年度の短い実施期間で研究を効率的に推進するために、キャビティリングダウン法を採用している近赤外域のレーザ光源を搭載した市販のCO_2の同位体連続測定装置を購入し、それをべースとして改造することを計画していたが、詳細に検討した結果、高精度化のために必要な中赤外域のレーザ光源を搭載できるように、市販の装置を改造するのは困難であると判断されたため、新たに装置の設計および使用する部品の選定作業を行った。高精度化のためには、CO_2の各同位体についてどの吸収線を用いて測定を行うかが極めて重要であり、光源に使用する中赤外レーザの波長はそれに基づいて決定される。光源には、極めて狭い波長域を持ち安定した出力が得られる分布帰還型(DFB)量子カスケードレーザが、本研究目的に適しているが、メーカに製造を依頼する際、当レーザは波長の可変範囲が狭いので、波長仕様を詳細に決めておく必要がある。このため、HITRANデータベースを基に検討を進めるとともに、中赤外域(4.3μm域)のCO_2吸収線付近の波長域で波長可変であり、波長幅がDFBレーザより広いチューナブル量子カスケードレーザを用い、検出器として選定したMCT赤外検出器と組み合わせて実験を行って、上記データベースから選定された吸収線の中から最適な吸収線を選ぶ作業を開始した。また、本装置で使用する吸収セル部の設計を進め、高精度・高感度分析のために、セル内面についてCO_2吸収線波長域(4.3μm域)における光吸収ができるだけ小さい材質を選定して、吸収光路長を長く取れるように構造の検討を行った。