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染川 智弘*; 倉橋 慎理*; 松田 晶平; 余語 覚文*; 久世 宏明*
Optics Letters, 50(1), p.57 - 60, 2025/01
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Optics)We report a hyperspectral Raman imaging lidar system that can remotely detect and identify typical plastic species. The system is based on a frequency-doubled, Q-switched Nd:YAG laser operating at 532 nm and an imaging spectrograph equipped with a gated intensified CCD spectrometer. Stand-off detection of plastics is achieved at 6 m away with a relatively wide field of view of 1 
150 mm
, thus providing the groundwork for better solutions in monitoring marine plastic pollution.
椎名 達雄*; 斎藤 隼人*; 眞子 直弘*; 久世 宏明*; 羽生 敏紀; 金山 文彦; 福嶋 峰夫
no journal, ,
福島第一原子力発電所での作業や原子力施設の解体作業において、放射能の遠隔分布計測のニーズはあるが、計測手法はガンマカメラ等に限られ、その使用状況にも制限が多い。本研究では、水素ガス検知用のラマンライダーの発展として、光学的遠隔計測手法を利用し、放射線の影響による大気の電離及びこれによる水相変化をとらえることを考案した。具体的な事象として、放射線分解による大気イオンの上昇に伴って、水蒸気量の減少と水クラスタの生成を予想した。本研究ではこれまでに開発してきた、349nmのレーザを発する水素ガス漏えい検知用小型ラマンライダーに水蒸気ラマン及び水ラマンエコーを計測するためのポートを追加することで、水相計測を行った。各ラマン光の計測は光電子増倍管を介して、ホトンカウンティング法によって行った。
線源であるAm-241を用いた試験の結果、放射線の影響により水ラマンエコーの増加及び水蒸気ラマンエコーの減少が測定された。これらの増減比はそれぞれのラマン散乱断面積とよく合致したことより、放射線の影響により水蒸気がイオン化し水クラスタが生成されたことを、ラマンライダーの測定実験で検証できたと考えられる。
石井 萌*; 染川 智弘*; 倉橋 慎理*; 松田 晶平; 久世 宏明*; 椎名 達雄*
no journal, ,
Over a decade after the severe accident at the Fukushima Daiichi nuclear power plant in 2011, there are still concerns about partial damage to the primary containment vessel, which could result in aerosol and gas leaks. Here, to remotely monitor gas leakage, we have developed a compact Raman lidar with a 355 nm 50 kHz DPSS laser. This lidar has two Raman channels for detections of nitrogen and oxygen. We measured these gases in a 1.5 m plastic tube along the laser path at a distance of 10 m from the lidar, with and without artificial injection of nitrogen gas at a flow rate of 10 NL/min. The results indicate that the system is capable of distinguishing the ambient concentration around 80% and the concentration of nearly 100% in the flow. The reduction in oxygen concentration was also detected.
染川 智弘*; 松田 晶平; 倉橋 慎理*; 余語 覚文*; 久世 宏明*
no journal, ,
海洋プラスチックごみの影響が深刻化しており、プラスチックの使用を削減する取り組みだけでなく、発生経路や被害を正確に評価することが社会的課題となっている。現状は採取・採水測定が一般的であり、範囲や頻度に限りがあるため、広い領域を短時間に調査できる手法の開発が望まれる。そこで、リモートセンシングの1つであるライダー技術を利用したモニタリング手法の開発を行っている。本発表では、数mの距離に設置したプラスチック試料のリモートラマンスペクトル測定の結果を報告する。ラマンスペクトルには様々な振動モード由来のピークを測定することができた。このことから、プラスチックの同定が可能であることがわかった。
千明 倫之*; 椎名 達雄*; 斎藤 隼人*; 眞子 直弘*; 久世 宏明*; 羽生 敏紀; 金山 文彦; 福嶋 峰夫
no journal, ,
放射線計測においては、GM管等の接触式センサの他、ダストサンプリングによる測定方法が存在するが、作業者の安全性や機器そのものの被曝に課題が残る。本研究ではこれまで計測範囲0-50mで水素濃度1%まで検知が可能な水素漏洩検知用小型ラマンライダーを開発してきた。今回、この小型ラマンライダーを改良し、放射線環境下における大気計測にて、放射線の大気への影響を考察した。本研究では、放射線源として9MBqのAm-241線源を、光源として349nmのレーザを使用し、水蒸気ラマン光の400nm及び液体の水ラマン光の396nmを検知した。その結果、放射線の影響により液体の水ラマン光が増加し、水蒸気ラマン光が減少した。液体の水ラマン光の増加率と水蒸気ラマン光の減少率の比はおよそ3倍であり、これは液体の水ラマン及び水蒸気ラマンの散乱断面積の比に等しい。このことより放射線の影響により、水蒸気がイオン化し、水クラスタが生成されたことをライダの測定実験で検証できた。また、生成された水クラスタの半径は0.2
mと算出され、水蒸気(一般に1nm径)と比べ十分に大きいため、妥当な大きさであると考えられる。
染川 智弘*; 松田 晶平; 倉橋 慎理*; 石井 萌*; 久世 宏明*; 椎名 達雄*
no journal, ,
ハイパースペクトルラマンイメージングライダーによる大気成分の可視化法ついて報告する。ハイパースペクトル方式では、カメラレンズ後方に設置したスリットを通過した光が、回折格子を搭載したイメージング分光器によってスリットに対し垂直な方向に分光され、カメラに結像される。そのため、スリットと同じ方向に位置情報が、その垂直方向には波長情報が得られる。ハイパースペクトル方式のイメージングでは、観測視野はスリット幅に依存するため狭くなるが、この視野の垂直方向にシステムを走査させるだけでマッピング観測を実施できる。開発した装置を用いて室内大気を測定した結果、窒素、酸素に加えて水蒸気が観測された。また、沸騰させた水の鉛直上方を測定したところ、水蒸気の信号が増大することを確認した。
染川 智弘*; 松田 晶平; 倉橋 慎理*; 余語 覚文*; 久世 宏明*
no journal, ,
海洋プラスチックごみを遠隔検出するために開発している可搬型ラマンライダーについて報告する。このライダーの光源にはNd: YAGレーザーを用い、水の透過性が比較的良い波長532nmを採用した。対象物のラマン散乱信号をカセグレン式望遠鏡で集め、分光器で分光したスペクトル情報をゲート機能付きICCDカメラで取得した。構築したシステムを用いて、6m前方に設置したポリエチレン試料のラマンライダーによる遠隔識別を達成した。
石井 萌*; 染川 智弘*; 倉橋 慎理*; 松田 晶平; 久世 宏明*; 椎名 達雄*
no journal, ,
原子力発電所の建屋内など、大型で複雑な構造物から漏洩する気体の検出を目的として開発している可搬型ラマンライダーについて報告する。光源に繰返し周波数50KHz、波長355nmの半導体励起固体Qスイッチレーザーを用いて時間応答を高めた。対象からの信号は屈折式望遠鏡で集め、ラマン散乱波長に相当するフィルターを透過させた後に光電子増倍管で受光した。受光部は、窒素、酸素、水、水蒸気のラマン散乱に加え、ダストからのミー散乱にも対応させた合計5チャンネルで構成した。バックグラウンドとの差分法により、前方6m位置で室内大気中に噴出させた窒素ガスを検知することに成功した。
松田 晶平; 染川 智弘*; 倉橋 慎理*; 石井 萌*; 久世 宏明*; 椎名 達雄*
no journal, ,
原子力発電所の建屋内など、大型で複雑な構造物から漏洩する気体の検出を目指して開発しているリモートセンシング技術について報告する。ここでは、短時間に広い面積のスキャンを実現するため、2次元情報が得られるフラッシュ方式のライダーシステムを構築した。Nd:YAGパルスレーザーの倍波532nmを光源に用いて拡散照射し、気体のラマン散乱信号をカメラレンズで集め、ゲート機能付きemICCDカメラで検出した。検出器の前に対象のラマン散乱波長に相当するフィルターを設置し、これを切り換えることで、窒素、酸素、水、水蒸気を識別するフィルター方式とした。このシステムで測定したところ、数m位置で対象ガスの2次元画像を取得できた。また、他の方法として、屈折率変化に基づく気体の可視化について検討した。
椎名 達雄*; 千明 倫之*; 斎藤 隼人*; 眞子 直弘*; 久世 宏明*; 羽生 敏紀; 金山 文彦; 福嶋 峰夫
no journal, ,
A compact Raman lidar has been developed for studying phase changes of water in the atmosphere under the influence of ionization radiation. The Raman lidar is operated at the wavelength of 349 nm and backscattered Raman signals of liquid and vapor phase water are detected at 396 and 400 nm, respectively. Alpha particles emitted from 
Am of 9 MBq ionize air molecules in a scattering chamber, and the resulting ions lead to the formation of liquid water droplets. From the analysis of Raman signal intensities, it has been found that the increase in the liquid water Raman channel is approximately 3 times as much as the decrease in the vapor phase water Raman channel, which is consistent with the theoretical prediction based on the Raman cross-sections. In addition, the radius of the water droplet is estimated to be 0.2 micro m.
染川 智弘*; 松田 晶平; 倉橋 慎理*; 余語 覚文*; 久世 宏明*
no journal, ,
プラスチック製品のゴミが河川などを通じて海へ流出した「海洋プラスチックごみ」による汚染が地球規模に深刻化している。被害状況や発生経路を評価するために効率的なモニタリング手法の確立が必要とされている。そこで、ライダー技術を利用した海洋プラスチックごみの遠隔計測技術の開発を開始した。水中にある海洋プラスチックごみへの適用を見据え、水の透過率が比較的高い波長532nmのナノ秒パルスレーザーを光源とした。マクストフカセグレン式望遠鏡で集めたラマン散乱光は、波長532nmのエッジ及びノッチフィルターでレイリー光を除去した後、EM-ICCDカメラ付き分光器を用いてそのスペクトルを計測した。6m先に設置した発泡ポリエチレンの遠隔計測においてポリエチレンのラマン信号が明瞭に観測できた。このことから、ラマンライダー技術の海洋プラスチックごみ観測への適用可能性が示唆された。
