THz Remote Sensor of Molecules in Fire

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初年度に構築した火災模擬チャンバーにはガス導入ができるバルブがあり、各種テラヘルツ光源と検出器が適用できる分光測定系と組み合わさっている。本年度はその測定系を活用して、人体に有害である一酸化炭素ならびに二酸化炭素のテラヘルツスペクトルを測定した。テラヘルツ周波数としては5-13 THz、16-17 THz、19-20 THzでの測定を実施し、純度99.9 %の二酸化炭素に対して20 THz付近に特徴的な5つの吸収ピークを検出した。さらに、建築材料として、おがくず（スギ、無垢材）のほか、断熱材2種類（いずれもスチレン系）、布（ウエス、綿＋化繊）、型枠用合板（接着剤を含む）を燃焼させ、発生したガスに特有のテラヘルツスペクトルを測定した。参照に型枠用合板の接着剤単体についても測定した。採取したガスを導入したチャンバーは内壁が曇っており、木材中の水分を確認できた。測定したガスは火災を模擬する建築構造物から研究分担者の西脇智哉准教授（東北大学）とともに検討したものであり。テラヘルツ波の特性である直進性と透過性により、火災時に発生する埃などで散乱せずに対象とするガスのスペクトルが取得でき、火災現場でも高精度かつ迅速にガス検知を行うことで危険ガスによる事故を未然に防ぐことが可能である。液体については付着する容器包装表面の凹凸形状と深度に影響を受けることが分かり、テラヘルツスペクトル測定における注意が必要であることが分かった。さらにスギのほか、ケヤキとクリの木材について、含水率とテラヘルツ波の透過率には負の相関性があることを確認した。針葉樹と広葉樹では針葉樹の方が透過率は大きく、また比重が大きいほど透過率が小さい傾向があるがクリのような例外の木材も存在する。