テラヘルツ時間領域分光による匂いセンサーの研究

太赫兹时域光谱气味传感器研究

基本信息

批准号：
17656025
负责人：
北原英明
金额：
$ 2.24万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-17656025/
关键词：
テラヘルツ時間領域分光分子分光香料

项目摘要

食品や香料などの匂い分子の検出をTHz時間領域分光法により行うのが最終的な目的である。昨年度の実験結果をふまえ、本年度は分光器の感度分解能向上ならびに分子測定を行った。1.分光器の改良分光システムの感度分解能改善を行うため、分光器のプローブ光の遅延時間を今までの倍になるよう遅延ラインへミラーを増設した。これにより分解能は250MHzとなり、現状の真空ポンプによる到達圧力の範囲で観測される吸収線幅に対しては十分な能力を持つに至った。また、放射/検出素子は感度を向上させるため、帯域幅を犠牲にして出力の大きいボウタイ型のアンテナに変更した。利用できる帯域は1THz以下となるが100GHz以下の領域でも十分な放射強度があり分子量の大きな分子の回転モードに対しても対応が可能となった。昨年同様、励起用レーザーは波長800nm、繰返し周波数80MHz、パルス幅100fsのチタンサファイアレーザーを用いた。吸収セル付の真空槽内に系を収め、真空引きにはドライ真空ポンプを用いて測定系に存在する水蒸気の影響を排除できるようにした。到達圧力は最小で1.4paである。分光可能な帯域は0.02THz〜1THzとなった。プローブ光の遅延ラインには300mmの自動ステージを用いた。遅延ラインに2回プローブ光を通す事によりトータルの遅延距離は1200mmとなっている。2.分子分光の実験香水の原料として使われているゲラニオールと、食品の香料として使われているバニリンを測定対象として実験を試みた。この結果、いずれの物質においても不純物として含まれる水の吸収線が観測されたのみで、物質由来の吸収線を観測できなかった。長時間の積算実験を複数回行い100GHz以下の領域を精査したが、同様に吸収線の観測に至らず、この周波数領域に吸収線が存在しない事が判明した。昨年度の測定で行った市販のコーヒー粉からの放出気体も再測定した。前回は水の吸収線以外に由来不明の二つの吸収線を観測したが、今回の測定では再現しなかった。これは気体分子の吸収線が非常に細い事が原因であると考えられる。従って、パルス分光ではなくPhoto mixing法などを用いた、より分解能の高いシステムを用いることで測定できる可能性を示せたと考えられる。

最终目标是通过THZ时域光谱检测异味分子，例如食物和口味。根据去年实验的结果，今年我们提高了光谱仪和测量分子量的灵敏度分辨率。 1。改进的光谱仪，以提高光谱系统的灵敏度分辨率，镜子已添加到延迟线中，以使光谱仪的探针光的延迟时间增加了前一个。这导致了250MHz的分辨率，并且具有足够的能力，可以在真空泵达到的压力范围内观察到吸收线宽度。此外，为了提高灵敏度，辐射/检测器元素已更改为弓形型天线，其输出较大，以带宽为代价。可用的频带低于1THz，但即使在100GHz以下的范围内，现在也可以容纳具有足够辐射强度和较大分子量的分子的旋转模式。就像去年一样，激发激光是钛蓝宝石激光器，波长为800 nm，重复频率为80MHz，脉冲宽度为100fs。将系统放置在带有吸收细胞的真空室中，并使用干真空泵真空吸尘器消除了测量系统中存在的水蒸气的影响。达到的最小压力为1.4Pa。光谱带为0.02 THz至1 THz。自动300mm阶段用作探针灯的延迟线。通过两次通过延迟线将探针灯传递，总延迟距离为1200mm。 2。试图测量香肠的实验分子光谱实验，该实验被用作香水的原料，而香草蛋白被用作食品香气。结果，在任何物质中都只观察到杂质的水吸收线，并且无法观察到从该物质中得出的吸收线。尽管进行了多次长期整合实验，但仔细检查了100GHz以下的区域，同样，也没有观察到吸收线，并且发现该频域中没有吸收线。去年测量的市售咖啡粉中释放的气体也得到了重新测量。上次，除了吸水线外，我们观察到了两条未知来源的吸收系，但是这种测量并未再现它们。这被认为是由于气体分子的吸收线非常薄。因此，人们认为，通过使用较高的分辨率系统（例如照片混合方法）而不是脉冲光谱法，可以进行测量。