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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：2 パーセンタイル：72.37(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.
宮川 鈴衣奈*; 上林 大介*; 中村 浩隆*; 橋田 昌樹*; Zen, H.*; 染川 智弘*; 松岡 健史*; 小倉 広之*; 寒河江 大輔*; 瀬戸 雄介*; et al.
Scientific Reports (Internet), 12, p.20955_1 - 20955_8, 2022/12
被引用回数：4 パーセンタイル：24.91(Multidisciplinary Sciences)大型放射光施設(SPring-8)にて原子力研究機構が有するビームラインBL22XUの応力イメージング装置を用いて、レーザー誘起周期構造(Laser-Induced Periodic Surface Structure: LIPSS)の結晶評価を行った。測定対象のLIPSSは、Ti:Sapphireレーザー(波長800nm)とMIR-FEL(中赤外自由電子レーザー:波長11.4
m)の2種の近・中赤外フェムト秒レーザーを用い、Si基板上に形成された。これらのレーザーは波長の違いの他、レーザーパルスの構造に違いがあり、その違いが形成されるLIPSSの構造に与える影響があることが分かった。放射光XRDにより、Ti:Sapphireレーザーによって形成されたLIPSSは、転位などの欠陥は発生せずに結晶性を維持するものの残留歪が存在することが判明した。一方、MIR-FELによって形成されたLIPSSは、残留歪はないものの転位などの欠陥が発生していることが分かった。これらの結果から、LIPSSを形成する光源レーザーの選択により、結晶状態の異なるLIPSSが得られることが分かった。これらの情報は、今後のLIPSSの機能的応用に向けた取り組みにおいて、有用な情報となりうる。
松田 晶平; 中島 信昭*; 横山 啓一; 谷口 誠治*; Chosrowjan, H.*; 染川 智弘*; 八ッ橋 知幸*
Chemical Physics Letters, 802, p.139759_1 - 139759_6, 2022/09
被引用回数：1 パーセンタイル：4.26(Chemistry, Physical)
ブロック元素の-遷移波長での共鳴多光子励起によって標的元素の酸化数のみを選択的に制御する技術は、希少金属の高純度な精製方法への応用が期待できる。この共鳴多光子過程を経る酸化還元の効率については、一光子目と二光子目それぞれの量子収率と吸収断面積が重要な因子である。そこで本研究では三価ユウロピウム(Eu
)から二価ユウロピウム(Eu
)への還元効率のレーザーフルエンス依存性を精密に調べることでそれらを評価した。その結果、励起波長394nmでのEuの二光子吸収過程における一光子目の量子収率の値、二光子目の量子収率と吸収断面積の積の値を見積もることができた。また、従来よりも広いフルエンス領域を調べたことで飽和が観測され、必要なレーザー出力の上限が推定できた。
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。
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, ,
構造物からの気体漏洩を診断するためにハイパースペクトルラマンイメージングライダー(HSRIL)を開発している。HSRILを用いた大気成分(窒素、酸素、水蒸気)の観測手法と結果について報告する。
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, ,
Over a decade has passed since the severe accident at the Fukushima Daiichi nuclear power station in 2011, yet concerns persist about the partial damage to the primary containment vessels (PCVs), which could potentially result in gas leaks. To effectively monitor gas leakage from the PCV, it is essential to establish remote sensing techniques. In this study, we have developed a hyperspectral Raman imaging lidar system that consists of a frequency-doubled Q-switched Nd:YAG laser, an imaging spectrograph, and a gated ICCD camera. We demonstrated line image measurements of the Raman signals from N
, O, and water vapor at a distance of 6 m.
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, ,
リモートセンシング技術を用いて原子炉格納容器PCVからの漏洩気体の検出を目指している。大気の構成分子(窒素、酸素、水蒸気)の局所的な変化から漏洩を可視化するハイパースペクトルラマンイメージングライダーの開発状況について報告する。
倉橋 慎理*; 染川 智弘*; 松田 晶平; 椎名 達雄*; 石井 萌*; 久世 宏明*
no journal, ,
シアリング干渉計は、被検波面とそれをわずかに横にずらした波面を干渉させ波面情報を得る干渉計である。複雑な表面状態の形状測定に用いることが可能であり、共通光路型の干渉計であるため外乱に対し頑強であり安定な計測を実現できるといった特長がある。この干渉計を用いた漏えい気体可視化試験の結果について報告する。
松田 晶平; 中島 信昭*; 横山 啓一; 八ッ橋 知幸*; Chosrowjan, H.*; 谷口 誠治*; 染川 智弘*
no journal, ,
f電子系元素の分離回収の高効率化のために、光酸化還元反応を応用することが考えられる。元素固有のf-f遷移を介した多光子励起、つまり、光による選択性を利用することで、化学的な分離が難しい系においても特定元素の分離回収が可能となる。本研究では、4f電子の多光子励起を介するEu(III)からEu(II)への光還元のフルエンス依存性を調べた。縮小光学系で制御したガウシアンビームを励起光として用い、ビームプロファイルを計測することで、反応領域を正確に見積った。これにより、Eu(III)の光還元のフルエンス依存性を従来よりも精密に評価した。結果から、既報と同様に2光子過程であることが示唆された。また、これまで多光子過程の効率の評価方法が統一されていなかったが、その候補を提案した。
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。
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。
椎名 達雄*; 石井 萌*; 倉橋 慎理*; 染川 智弘*; 松田 晶平; 久世 宏明*
no journal, ,
福島第一原子力発電所では原子炉格納容器内は窒素封入により不活性状態が維持されているが、高線量の建屋内での窒素漏えい箇所の調査が必要になっている。本研究では原子炉建屋内での気体漏洩検知を目的とし、小型ラマンライダー装置を開発して漏洩ガス検知の性能特性を評価した。大気中窒素・酸素ガスの濃度変化や、水蒸気等の他のガスの検知を含め、ガスの検出限界など装置の性能を評価し、漏洩ガスの時空間分布の把握及び可視化を試みた。
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漏えい気体可視化法を開発している。定量化のために、光路長50cmガスセルを用いて乾燥N圧力に対するN及びOのラマン散乱信号強度の検量線を取得した。セルはレーザー送信方向に2本並べ、中心までの距離が6mとなるように設置した。セル内のN圧力は0, 400, 800Torrに制御した。測定の結果、Nのラマン散乱信号強度は圧力に対して線形に応答した。一方、Oの信号強度は一定であった。このことから定量が可能であることが示唆された。この手法では、大気構成分子であるN及びOの同時観測を比較的広範囲に(シリンドリカルレンズで整形した直線状レーザービーム領域で)実施することができ、ラマン散乱信号強度比から漏えい箇所の推定が期待できる。
倉橋 慎理*; 染川 智弘*; 松田 晶平; 椎名 達雄*; 石井 萌*; 久世 宏明*
no journal, ,
シアリング干渉計を用いた漏えい気体可視化法を開発している。狭線幅シングル縦モードレーザー光源(波長532nm、線幅
5MHz、連続発振、出力20mW)とビームエキスパンダーからなる照射光学系と、シアリング干渉計とCMOSカメラからなる撮像光学系を組み合わせた気体可視化光学系を構築した。3m先に設置したスクリーンへコリメート光を照射し、スクリーンの手前
5cm位置に噴出させた窒素ガスの可視化を試みたところ、窒素を流す場合と流さない場合の干渉画像の差からガス由来の変位を確認できた。
の光還元反応松田 晶平; 中島 信昭*; 横山 啓一; 八ッ橋 知幸*; Chosrowjan, H.*; 谷口 誠治*; 染川 智弘*
no journal, ,
1970年代に提唱されたランタニドイオンの光酸化還元反応を利用する精製は、有用金属の分離回収や放射性廃棄物の減容に貢献する可能性がある。そこで、ユウロピウムを対象に検証した。ここでは、メタノールおよびエタノール溶媒、またパルス幅ナノ秒レーザーを励起光源に用いた。いずれの溶媒でも、励起波長依存性から、f-f遷移を介した吸収によりEu
Eu
の還元が起こることがわかった。また、励起光強度依存性から2光子過程であることが確認された。メタノール溶媒に比べエタノール溶媒では、高い光還元効率が得られたことから、溶媒効果が示唆された。
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。
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。
