波長同調を要しないレーザー光音響ラマン分光によるガス検知の研究

昨年度は、申請者が考案した新しいスキームでの光音響ラマン分光(PARS)の実践を行なったが、本年度は同じ光音響分光については更なる感度向上や対象の拡大をおこなった。水素(H_2)及びメタン(CH_4)に続き二酸化炭素CO_2や酸素O_2に対象を広げ、実験を行なうことで、CO_2については30ppmという検知感度を得ることができ大気中CO_2のモニタリング似も適用可能であることを示せた。一方、O_2については、0.7%O_2の感度にとどまり、適用は可能であったものの感度が向上しない例があることも確認できた。PARSでは測定場の圧力が変化したり、高温であった場合には検知系を配置できない。また、リモート検知も困難である。そこで、こうした問題を解決できるような非線形ラマン分光法に適用をこころみた。最初に行なったのはコヒーレント反ストークスラマン分光(CARS)である。CARSは一般に燃焼計測などで用いられる手法であるが、本スキームによってもH_2やCH_4検知が可能であることが示された。しかしながら、感度の面では理論的にも、実験的にもPARSには劣っていることが分かった。次に、適用したのは誘導ラマン利得分光である。本法では理論的にも感度良い検知が可能であり、予備的実験ながら、H_2で60ppmの検知限界を得ることができた。今後はこうした結果をふまえ、これら新しい非線形ラマン分光法による検知感度の向上と、対象ガスの充実を図りたい。

昨年度は、申請者が考案した新しいスキームでの光音響ラマン分光(PARS)の実践を行なったが、本年度は同じ光音響分光については更なる感度向上や対象の拡大をおこなった。水素(H_2)及びメタン(CH_4)に続き二酸化炭素CO_2や酸素O_2に対象を広げ、実験を行なうことで、CO_2については30ppmという検知感度を得ることができ大気中CO_2のモニタリング似も適用可能であることを示せた。一方、O_2については、0.7%O_2の感度にとどまり、適用は可能であったものの感度が向上しない例があることも確認できた。PARSでは測定場の圧力が変化したり、高温であった場合には検知系を配置できない。また、リモート検知も困難である。そこで、こうした問題を解決できるような非線形ラマン分光法に適用をこころみた。最初に行なったのはコヒーレント反ストークスラマン分光(CARS)である。CARSは一般に燃焼計測などで用いられる手法であるが、本スキームによってもH_2やCH_4検知が可能であることが示された。しかしながら、感度の面では理論的にも、実験的にもPARSには劣っていることが分かった。次に、適用したのは誘導ラマン利得分光である。本法では理論的にも感度良い検知が可能であり、予備的実験ながら、H_2で60ppmの検知限界を得ることができた。今後はこうした結果をふまえ、これら新しい非線形ラマン分光法による検知感度の向上と、対象ガスの充実を図りたい。