光致熱弾性分光法（LITES）技術は、高感度かつ高選択性という利点により、微量ガス検出分野で広く応用されています。本技術は、高価な光電検出器の代わりに小型で低コストの石英フォークを検出素子として用い、レーザーと測定対象ガスの相互作用後の光強度の変化量を検出することでガス濃度情報を復元します。LITESセンサシステムの検出感度を向上させるため、本論文では有効光路長17 mのHerriot型マルチパスセルを設計し、センサシステムの応答時間を短縮するためにビート周波数（BF）変調・復調方式を提案しました。開発したBF-LITESセンサシステムは、800 msの測定周期内に信号全体の測定を完了でき、従来の20秒測定周期のLITESシステムと比べて、信号測定周期が25倍短縮されました。実験的にBF-LITESセンサシステムを構築し、変調周波数、変調深度、走査速度などのパラメータを最適化した結果、最終的にメタンガスの検出感度が256.74 ppbであることを測定しました。アラン分散解析により、平均時間を81秒に増加させると検出感度が6.71 ppbまで向上することが示されました。従来のLITESセンサシステムと比較して、設計したBF-LITESセンサシステムはより高い検出感度とより速い応答時間を持ち、環境モニタリング、産業プロセス制御、医療診断などの分野で高い応用可能性があります。

光致熱弾性分光;ビート周波数変調復調技術;Herriot型マルチパスセル;石英フォーク