キャビティ・リングダウン法による大気微量成分の計測

空腔衰荡法测量大气痕量成分

• 批准号: 11131209
• 负责人: 渋谷 一彦
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
• 财政年份: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11131209/
• 关键词: 大気微量成分; キャビティ・リングダウン; 計測; OH; オゾン; レーザー

本研究では、高感度なレーザー吸収分光法として脚光を浴びているキャビティー・リングダウン(CRD)吸収分光法をOH計測に応用し、その大気中の濃度測定に対する実用性を実験室系で検討した。まずLambert-Beer則を満たす事を確かめた。実験で得られたスペクトルの線幅は、入射レーザーの分解能とドップラー幅に起因する。実大気の測定ではそれに加えて、空気分子との衝突による圧力線幅が影響する。大気圧室温を仮定してシミュレーションした理論スペクトルの線幅はレーザーの分解能0.12cm^<-1>よりも明らかに大きいことが明らかとなり、Lambert-Beer則を満たすことが確認された。また、大気圧条件下で測定する場合、有効断面積はσ=1.7×10^<-16>cm^2と求まった。検出限界を0点レベルのふらつきの2倍と定義すると、大気圧条件下の測定における検出限界は1.5×10^9個cm^<-3>と求められた。次に実際の計測で予想される干渉について検討した。OHの分光計測においては、計測用レーザーにより誘起されるオゾンが関与する一連の反応によって、人為的なOH生成が問題となる(オゾン干渉)。本研究で採用したCRD法において、オゾン干渉効果が計測結果にどのような影響を及ぼすか計算した。その結果、OH濃度が時間とともに増加し、計測されるリングダウン波形は一次指数減衰曲線からずれを生じることが明らかとなった。通常の吸収法やLIF法においてオゾン干渉はOH濃度を高めに見積もるという影響を与える。CRD法での測定では、同様の効果に加え、測定精度が悪化するという影響が問題となるのである。また、反射率99.995%のミラーを用いキャビティー長は1mとした場合、地表付近において10nJ/pulse程度のパルスレーザーを用いた時、オゾン干渉が無視しうることが明らかとなった。

In this study, the practical application of high sensitivity absorption spectroscopy (CRD) to OH measurement and concentration determination in high concentrations was investigated. Lambert-Beer The actual width of the space element is due to the decomposition energy of the incident laser and the width of the diode. The measurement of atmospheric pressure is influenced by the increase of atmospheric pressure and the collision of atmospheric molecules. The temperature of high temperature is determined by the theoretical analysis of the linear amplitude of the sample. The resolution energy is 0.12 cm. The temperature of high temperature is determined by the theoretical analysis of the sample<-1>. When measuring under high pressure conditions, the effective cross-sectional area is σ=1.7×10^<-16>cm^2. The detection limit is 0 points, the detection limit is 2 times, and the detection limit is 1.5×10^9 cm under high pressure conditions<-3>. In the meantime, the actual measurement is expected to be completed. OH spectrometers are used to detect, measure, and induce OH generation problems. The CRD method was used in this study to calculate the influence of the measurement results. The results show that the concentration of OH increases with time, and the waveform of OH decreases with time. Usually, absorption method and LIF method are used to increase the concentration of OH. The CRD method has the same effect and accuracy. 99.995% of the reflectivity of the ground surface is close to the 10nJ/pulse of the ground surface.

项目成果

Tsuji et al.: "Trans CiS isomerization of acetylene in the A【N!1】 Au state as studied by dispersed fluorescence spectroscopy"Chem. Phys. Letters. 306・1-2. 41-47 (1999)

Tsuji 等人：“通过分散荧光光谱研究乙炔的反式 CiS 异构化”，Chem. 306・1-47（1999）。

Abe et al.: "Laser Flash "Photolysis Studies on Benzophenone Ketyle-Triethlamine Complex Formation""J. Phys. Chem.. 103・11. 1457-1462 (1999)

Abe等：“激光闪光“二苯甲酮-三乙胺络合物形成的光分解研究””J. Phys. 103・1462（1999）

渋谷一彦、辻和秀: "総説ファンデルクールス分子の励起状態ダイナミクス"分光研究. 48・5. 193-206 (1999)

Kazuhiko Shibuya、Kazuhide Tsuji：“van der Keuls 分子的激发态动力学综述”光谱研究 48・5（1999）。

Aiuch et al.: "The low-lying electronic state of Fe C observed 3460 cm^<-1> above X_3Δ_2"Chem. Phys. Letters. 309・3-4. 229-233 (1999)

Aiuch 等人：“X_3Δ_2 上方 3460 cm^<-1> 处观察到的 Fe C 的低位电子态”，《化学快报》309・3-4（1999）。

Kudoh et al.: "Infrared spectra of dimethylamino methanol in low-temperature argon matrices and conformation analysis of DFT calculation"J. Molec. Spectroscopy. (in press). (2000)

Kudoh等：“低温氩基体中二甲氨基甲醇的红外光谱及DFT计算的构象分析”J.