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レーザーメタン

極めて微量な濃度の分析には吸収分光法はでも濃度分析は難しい。 そこで、差分法に類似した 波長変調分光法 が用いられる。 これは、吸収波長帯付近で波長を変化させると 被測定物質中を透過した光(赤外光)は、吸収率の変化となって出力される。 1.2$\sim$1.8$\mu$m の近赤外に 多くのガスの吸収波長がある。 それぞれの吸収帯は 図3.55に見られるように波長に対して 急峻である。

図 3.99: 波長変調分光法


\includegraphics[scale=0.6]{Figs/wvlengmod.eps}

半導体レーザーは、流す電流によってわずかに波長が変化する事を利用して、 可変波長発振半導体レーザーを 図3.99のように 吸収波長を中心として、 短い周期で 発振させると レーザー光は光路上にあるガスによって 特定波長を吸収散乱する。この散乱、もしくは透過する光(波長変調分光出力)は、 入力の変化周波数$f$の倍周波数$2f$を含んで出力する。 この2つの周波数成分の大きさを比較することで メタンなどの微量ガスの濃度を知ることができる[13]。 このレーザーメタン[21]は 東京ガスエンジニアリングとアンリツの共同開発による 微量メタン検出装置であり、0$\sim$50000 ppm$\cdot$m が測定範囲で、分解能 は 5 ppm$\cdot$m 以下と言われている。 漏れ範囲を50cm 程度とすると、10ppm を遠隔で検出できることになる。 これは従来のガス分析から見ると驚異的な高精度と言える。


Ken Kishimoto 2014-06-02