環境汚染物質のリモート検出を目的とした熱レンズ型光ファイバーセンサに関する研究

环境污染物远程检测热透镜式光纤传感器研究

• 批准号: 13750402
• 负责人: 矢来 篤史
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: Osaka Sangyo University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13750402/
• 关键词: 熱レンズ; ファイバ方式熱レンズ検出; ファイバセンサ; リモート検出; 環境センサ; 光熱効果; 熱レンズ分光; 光ファイバ; 環境汚染物質検出; センサ

平成13年度は主として熱レンズ型ファイバセンサ構成法につき検討した。平成14年度はそれに引き続き、1)検出限界感度の追求、2)検出部の最適設計法、3)検出部の寿命と再現性の関連、4)実使用を想定した環境下での使用に対する信頼性の検討などにつき研究をおこなった。これらの番号に対する具体的な内容の概要はそれぞれ次のとおりである。1.先球ファイバの曲率半径を小さくするほど焦点距離が短くなり、熱レンズ検出のダイナミックレンジが向上することが前年度の実験的研究によりわかっているので、本年度は光線追跡法による計算機シミュレーションにより検出限界感度の検討を行ったが実験結果を説明できるような結果は得られなかった。この理由については現在も継続検討中である。2.検出部の高感度化と再現性の向上は相反する関係にあるので、目的の検出感度を設定した場合の設計チャートを作成した。このチャートを用いて検出部の設計が容易にできるようになった。3.たとえば溶媒が水の場合、検出部が極微小なためそこに水垢がたまったりすることにより検出感度が低下したり再現性悪くなることが実験的にわかっている。その問題を解決するため、検出部洗浄機能を検討した。この機能によりこれらの問題を解決することは出来たが、数10回繰り返して使用すればファイバ先端が折れる、つまり検出部は破損するという新たな間題が発生した。その対策については現在検討中である。4.上記3とも関連するが、実使用においては検出部の洗浄機能は必要不可欠なため、この問題が発生してから当初予定していた上記4)の問題は現在のところ未検討である。

2001年，我们主要研究热透镜式光纤传感器的构造方法。 2002年度，我们继续关注1）检测极限灵敏度的追求，2）检测单元的最佳设计方法，3）检测单元寿命与再现性之间的关系，以及4）在假设实际使用的环境中使用的可靠性。性别问题研究等这些数字的具体内容总结如下。 1.从去年的实验研究得知，球形光纤的曲率半径越小，焦距越短，热透镜检测的动态范围越好，虽然我们研究了检测极限灵敏度，但无法实现。获得任何可以解释实验结果的结果。其原因仍在调查中。 2. 由于提高检测单元的灵敏度和提高再现性之间存在矛盾关系，因此我们在设定所需的检测灵敏度时创建了设计图。使用此图表，现在可以轻松设计检测部分。 3、例如，当溶剂为水时，实验发现，由于检测面积极小，水垢会在那里积聚，降低检测灵敏度和重现性。为了解决这个问题，我们研究了检测单元清洁功能。该功能虽然解决了这些问题，但新的问题又出现了：重复使用几十次后，光纤头就会断裂，从而损坏检测部分。目前正在考虑对策。 4.虽然与上述3相关，但由于检测部分的清洁功能在实际使用中是必不可少的，所以上述问题4）原本是在该问题出现后计划的，但尚未考虑。

项目成果

A.Yarai, Y.Okamoto, T.Nakanishi: "High-sensitivity Photothermal Radiometry Measurement using Mirrored Liquid Sample Vessel for Multi-reflection of Pumping Beam"Rev. Sci. Instrum.. Vol.74 No.1(to be published). (2003)

A.Yarai、Y.Okamoto、T.Nakanishi：“使用镜像液体样品容器进行泵浦光束多重反射的高灵敏度光热辐射测量”Rev。