楕円形音響共鳴器ベースの二重水晶強化光音響分光センサー

本論文では、楕円形音響共鳴器（EAR）に基づく二重水晶強化光音響分光法（D-QEPAS）センサーを初めて紹介します。このセンサーは、EARの音響集束特性と二重水晶チューニングフォーク（QTF）を用いた同期検出メカニズムを活用し、従来のQEPASシステムにおける音響エネルギーの利用効率の低さを効果的に解決します。二重QTFは、EAR内の2つの焦点に配置され、効率的な音響エネルギーの収集と信号の重ね合わせを実現しました。性能最適化のために有限要素解析法を用いてEARの理論モデルを確立し、計算を行いました。ターゲットガスとしてアセチレン（C2H2）を使用し、その結果、EARベースのD-QEPASシステムの信号強度は従来のQEPASシステムと比較して約13.05倍の向上を示しました。アラン偏差解析により、このシステムは平均500秒の測定時間で134 ppbの検出限界を達成することが示されました。