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

无需波长调谐的激光光声拉曼光谱气体检测研究

基本信息

批准号：
09750061
负责人：
興雄司
金额：
$ 1.54万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 至 1998
项目状态：
已结题

项目摘要

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。

去年，我们在申请人设计的新方案中练习了光声拉曼光谱法（PARS），但是今年我们已经进一步提高了灵敏度并扩大了相同的光声光谱法的范围。通过将靶标扩展到氢（H_2）和甲烷（CH_4）之后的二氧化碳CO_2和氧O_2，并进行实验，我们已经实现了CO_2的检测灵敏度为30 ppm，这表明可以使用监测大气CO_2的相似性。另一方面，已经证实O_2的灵敏度仅为0.7％O_2，尽管可以应用它，但其敏感性并没有提高。使用PAR，测量场中的压力发生变化，或者温度高时，无法放置检测系统。此外，远程检测也很困难。因此，我们决定将其应用于可以解决这些问题的非线性拉曼光谱。第一个是连贯的反stokes-raman光谱法（CARS）。汽车是一种在燃烧测量中常用的技术，但是该方案还表明H_2和CH_4检测是可能的。然而，发现从敏感性方面，它不如理论和实验性。接下来，应用是顺序的拉曼增益光谱。这种方法可以从理论上具有高灵敏度检测，尽管这是一个初步实验，但可以使用H_2获得60 ppm的检测极限。将来，基于这些结果，我们希望使用这些新的非线性拉曼光谱法提高检测灵敏度并增强目标气体。