半導体レーザ・発光ダイオードを用いた炭鉱坑内用メタンガス濃度測定器の開発

摘要

A practical method for measuring methane gas concentration in a mine is developed. The method is based on near infrared absorption technique, where a laser diode (LD) and a light emitting diode (LED) are used as light sources. The resolution better than 0.1% is successfully achieved, and the electricity consumption less than 6W, which is about one tenth of that of other current methods using a halogen-lamp.%炭鉱坑内におけるCH_4ガス濃度を測定する目的で半導体発光素子を利用した3種の近赤外線吸収方式CH_4ガスセンサの開発を行った．いずれも炭鉱内の保安用途を目的としたものであり，爆発の危険度が高まる低濃度域をVCSEL，LEDを用いて良好な分解能で測定できることが示さゎた．特にLEDによる実証試験器を製作して安全防爆構造規格の厳しい諸基準を満たしつつ，短時間の数値ながら要求分解能を実現したことは今後の坑内用赤外線吸収式CH4濃度計開発にとって大きな前進であると考えられる．最近では中速赤外域で発光する量子カスケードレーザなどの新型半導体レーザもやや高価ながら市販が始まっており，これらを導入すれば大幅な濃度測定感度の向上につながることが十分に期待できる．