石炭熱分解過程における微量エチレン（C₂H₄）指標ガスのオンライン識別および検出を実現するため、波長変調および長光路技術を組み合わせ、石炭熱分解エチレンのオンラインレーザー吸収分光検出装置を構築した。通信波長帯の中心波長1620 nmのDFBレーザーをレーザー光源として採用し、有効光路長15 mの多重光路吸収セルを試料吸収セルとし、SR830を用いて波長復調を行い、二次高調波信号の逆変換によりエチレン濃度を求めた。高精度流量制御器を使用し、高純度窒素ガスでエチレンを希釈し、10×10⁻⁶から90×10⁻⁶までの標準エチレンサンプルガスを調製し、その線形フィッティングの相関係数R²は0.9989であった。濃度20×10⁻⁶のエチレンに対して連続4000秒のアラン分散分析を実施し、実験結果は検出限界が121×10⁻⁹であることを示した。異なる気体雰囲気下での石炭熱分解中のエチレン濃度の変化規則を研究するため、ガス流量を150 mL/minに制御し、窒素、空気、および合成空気中でのエチレン指標ガスの放出過程をそれぞれ熱重量分析実験により行った。研究の結果、温度が500 ℃未満では3種の気体環境下でのエチレン放出量は少なくほぼ同じであり、温度が500〜700 ℃のときには、窒素環境でのエチレン放出量が他の2つよりはるかに多かったが、空気中のエチレン放出増加速度が最も速く、最大放出量は約40×10⁻⁶であり、温度が700 ℃を超えるとエチレン放出量はいずれも減少し始めた。この結果は、石炭熱分解中のエチレン生成メカニズムをさらに探求するための理論的および実験的基盤を提供するものである。

可変半導体レーザー吸収分光技術;エチレン;アラン分散;波長変調;石炭熱分解