光音響法による大気中フリーラジカルの検出と反応追跡に関する研究

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本年度は赤外光音響法に必要とされるパルスレーザ光を発生し、安定分子による光音響法の評価を行なった。1)赤外レーザ光の発生:赤外パルス光音響法に必要とされる赤外レーザ光をNd:YAGレーザの基本波(1064nm)と、色素レーザ光(〜810nm)をLiNbO_3結晶中で差周波混合する事によって発生させた。発生した赤外レーザはメタンのν_3バンドの吸収から3.18-3.43μmの波長可変、1.1cm^<-1>の線幅が確認された。出力は0.1μJ程度であり、十分な感度を得るためには、改善を必要とすると考えられる。2)光音響法の評価:光音響法の評価をメタン分子を試料気体とし、2種類の光音響セル(内径:13.6mm,長さ:180mm,内径:5.4mm,長さ:15mm)を用いて行なった。得られた光音響信号強度は、メタン分圧15Torrで1mVp-p程度であり、外来音響ノイズ・電気的ノイズレベルとの比較から、検出限界は5Torr程度と見積もられた。検出感度が期待されていたよりも低い理由としては、励起光強度が期待よりもはるかに小さい(0.1μJ)ことが大きいが、これは用いているNd:YAGレーザの空間ビーム形状と偏光特性が悪いことによると考えられる。さらに高出力(1mJ pulse^<-1>)で狭線幅(0.1cm^<-1>)のレーザ光が得られたとすると、光音響信号は吸収されたレーザ強度に線形に依存する為、検出限界は0.05mTorr(10^<12>molecules cm^<-3>)程度まで向上することが期待される。