半導体レーザーを利用した吸収分光計測システムであり、空間におけるガス種の濃度を非接触で計測する手法の1種です。半導体レーザーとは近年、半導体レーザは光計測の主要な光源となってきた。低電圧駆動でかつ発振の量子効率が高い。内部変調による出力パワーの変調・制御が容易である。単一モード発振が得やすい。発振周波数が可変である(同調可能レーザ)。高輝度、低コヒーレンス光源にもなる(SLD)。光増幅器として使える。優れた特徴を有するからである。トランジスターほどの差異がある。半導体レーザは、半導体の順方向に電流を流して発振させるので低電圧で駆動し、電源も小型・軽量となる。半導体レーザは発振パワーの量子効率が高く、40%以上にも達する。レーザのそれが約0.01%であることと比較して、エネルギーの有効利用の点でも半導体レーザのほうが1000倍以上も優れている。エネルギーであることは光応用センサーを大量に使う場合にとくに有利なことであり、センサーの多重化などを容易にする。Hansonらによって1990年頃に始められた。Feed-back)レーザが使用されるようになってきた。下図に示すように、気体に波数vの光が入射すると吸収によりその透過光強度はLambert-Beerの法則によりに従い減衰する。kvは吸収係数である。各種気体は表1に示すようにそれぞれ固有の吸収波長帯を持っており、その吸収波長帯には多くの吸収線が存在している。図2に示すように、これらの吸収線のうちの1本に対して半導体レーザの発振波長を掃引する事によって吸収を測定する。この波形と参照光波形との比を取ることによりスペクトルプロファイルを測定する。温度計測を行うためには、このスペクトルファイルを異なる2つの吸収線について測定し、それらの面積比(またはピークの高さの比)を取ることにより算出する事が出来る。図2スペクトルプロファイルの測定この原理をもっと詳細に書くと次の様になる。上記のLambert-Beerの式のこれを振動数Vで積分した積分吸収係数Kは式(3)で表される。[cm]は線形関数である。複数の吸収線のスペクトルプロファイルから1つの複合スペクトルプロファイルを形成している気体の場合、その複合スペクトルプロファイルの吸収度Aは、式(4)に示すようにスペクトルプロファイル下部の総面積で表される。2つの複合スペクトルプロファイルについて吸収度を測定し、それらの比Rと式(5)から温度Tを算出する。全圧P[atm]と光路長L[cm]が既知である場合、式(5)から求めた温度Tと式(4)から測定気体のモル分率を求めることが可能である。[cm-1]は下準位のエネルギーであり、各吸収線におけるS(T),S(To),の値としてはHITRAN96/98及びHITEMPの値を用いた。伴い扱いが困難になる水銀式ポロシメトリーについて相談したい燃料電池のGDL、MEAのガスの拡散性能を評価したいセラミックフィルターの細孔径分布を測定したいなどなど、どんなささいな事でもご相談承りますので、まずはお気軽にご相談下さい。ラボルームもご用意しておりますので、デモや製品の見学も承ります。