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アイテム
パッシブ赤外分光イメージングによるマイクロプラスチック弁別技術に関する研究
https://kagawa-u.repo.nii.ac.jp/records/7913
https://kagawa-u.repo.nii.ac.jp/records/7913b46430d9-1dc5-4199-8221-6011f5eba22b
| 名前 / ファイル | ライセンス | アクション |
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本文 (4.5 MB)
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論文内容の要旨・審査結果の要旨 (152.2 kB)
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| Item type | 学位論文 / Thesis or Dissertation(1) | |||||||||||
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| 公開日 | 2021-10-18 | |||||||||||
| タイトル | ||||||||||||
| タイトル | パッシブ赤外分光イメージングによるマイクロプラスチック弁別技術に関する研究 | |||||||||||
| 言語 | ja | |||||||||||
| 言語 | ||||||||||||
| 言語 | jpn | |||||||||||
| 資源タイプ | ||||||||||||
| 資源タイプ識別子 | http://purl.org/coar/resource_type/c_db06 | |||||||||||
| 資源タイプ | doctoral thesis | |||||||||||
| アクセス権 | ||||||||||||
| アクセス権 | open access | |||||||||||
| アクセス権URI | http://purl.org/coar/access_right/c_abf2 | |||||||||||
| 著者 |
野郷, 孝介
× 野郷, 孝介
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| 抄録 | ||||||||||||
| 内容記述タイプ | Abstract | |||||||||||
| 内容記述 | 赤外分光法は、物質の同定や濃度・厚みの定量分析が非接触・非破壊で可能なため、幅広い分野で使用されている。しかしながら、赤外フーリエ変換赤外分光光度計（Fourier transform infrared spectrometer：以下、FTIR と称す）等の分光装置は大型で高価なため、専門の機関や施設でしか保有されておらず、未だに現場でサンプルを採取したものを実験室に持ち帰って分析しているケースが多い。そこで、赤外分光法によるその場計測の社会実装を目指して、物体自身から発せられる赤外光を測定してスペクトルを得るパッシブ赤外分光法に着目し、研究を行った。 | |||||||||||
| 抄録 | ||||||||||||
| 内容記述タイプ | Abstract | |||||||||||
| 内容記述 | 赤外分光法では、赤外光源により計測対象を照明するアクティブ赤外分光法が広く利用されているが、照明が困難な橋梁などの巨大立体形状物の計測や光源色に所望の成分情報が埋もれやすい微小・微量物体のその場計測は困難である。一方、パッシブ赤外分光法は、研究報告例は少ないが、原理的に計測対象の照明が不要であることから、巨大立体形状物や微小・微量物体のその場計測にも適用可能な手法として知られている。特に、中赤外光については、300K程度の物体からも発せられていることが知られており、これを安価な非冷却マイクロボロメータ型赤外線アレイセンサーで検出し温度分布をイメージングするサーモグラフィが実用化されている。しかしながら、パッシブ赤外分光イメージングが可能な分光装置としては、テルル化カドミウム水銀検出器などの高価な高感度冷却型赤外センサーを搭載した製品しか実用化されておらず、価格や可搬性の面から広く普及するには至っていない。 | |||||||||||
| 言語 | ja | |||||||||||
| 抄録 | ||||||||||||
| 内容記述タイプ | Abstract | |||||||||||
| 内容記述 | そこで、本研究では、安価な非冷却マイクロボロメータ型赤外線アレイセンサーを搭載した可搬性の高い結像型2次元フーリエ分光装置にて、どこまで微小・微量な物体の赤外発光までパッシブ赤外分光イメージング可能かについて、近年、環境汚染問題で話題のマイクロプラスチック（Microplastic：以下、MPと称す）を計測対象とした実験により確認し、未だ世の中に存在していない、光学系の感度や計測対象の大きさ、温度等を加味した赤外発光の検出限界を推定し得るモデルの構築を目指すこととした。 | |||||||||||
| 言語 | ja | |||||||||||
| 抄録 | ||||||||||||
| 内容記述タイプ | Abstract | |||||||||||
| 内容記述 | 本学位論文は5つの章で構成される。 | |||||||||||
| 言語 | ja | |||||||||||
| 抄録 | ||||||||||||
| 内容記述タイプ | Abstract | |||||||||||
| 内容記述 | 第1章では、研究背景、研究の目的と位置づけについて述べる。 | |||||||||||
| 言語 | ja | |||||||||||
| 抄録 | ||||||||||||
| 内容記述タイプ | Abstract | |||||||||||
| 内容記述 | 第2章では、まず、結像型2次元フーリエ分光装置の試作にあたって実施した、MPの素材弁別に有効な赤外光波長帯域（短波長赤外帯、中波長赤外帯、長波長赤外帯）の比較検討について述べる。白色・黒色プラスチックの吸収スペクトルを比較し、短波長赤外帯では黒色プラスチックの弁別が困難であること、更に、各種プラスチックの吸収スペクトル間の相関係数を比較することで、中波長赤外帯よりも長波長赤外帯の方がMPの素材弁別に有効であることを示した。次に、先の検討を踏まえて、長波長赤外帯の結像型2次元フーリエ分光装置（寸法：105mm×90mm×50mm、重量：1.25kg）を試作し、当該分光装置を用いたMPの吸収スペクトル計測及び素材弁別の結果について述べる。試作分光装置で計測した黒色MPの吸収スペクトルに各素材に特有の吸収ピークが生じていることを確認し、吸収ピーク強度に着目することで特定の素材のMPを強調表示できることを示した。更に、MP分析の先行事例との比較により、試作分光装置が顕微FTIRと比べて同一面積を1/6以下の時間で分光イメージング可能であることを示した。 | |||||||||||
| 言語 | ja | |||||||||||
| 抄録 | ||||||||||||
| 内容記述タイプ | Abstract | |||||||||||
| 内容記述 | 第3章では、まず、MPのパッシブ赤外分光イメージング及び分光クラスター分析による素材弁別について述べる。試作分光装置にて厚さ35µmのMPをパッシブ赤外分光イメージングした結果、放射率の低いアルミ板を背景に用いることによりMPを明るい像として検出可能かつ輝度の2値化処理によってMPと背景を簡便に分離できること、また、背景の発光スペクトル測定をせずとも吸収スペクトルと形状の酷似した発光スペクトルを計測可能であることを確認した。次に、提案した長波長赤外画像の2値化輝度、発光・吸収スペクトル間の相関係数を特徴量として用いるk-means++法ベースの分光クラスター分析法によるMPの素材弁別結果について述べる。 | |||||||||||
| 言語 | ja | |||||||||||
| 抄録 | ||||||||||||
| 内容記述タイプ | Abstract | |||||||||||
| 内容記述 | 第4章では、まず、粒子径φ20,12µmのMPを試作分光装置にてパッシブ赤外分光イメージングした結果を述べる。いずれの粒子径についてもプラスチック種特有の発光ピークを検出することができた。次に、カセグレンレンズを導入することで粒子径φ20,12µmに加え、φ1µmのMPの赤外発光の検出に挑戦し、その結果と赤外発光の強度や光学系の感度に関する法則・関係式、更に結像光学系における空間分解能を加味した、粒子径と粒子像の大きさ及び粒子像の発光輝度の関係についてモデル化を試みた内容について述べる。 | |||||||||||
| 言語 | ja | |||||||||||
| 抄録 | ||||||||||||
| 内容記述タイプ | Abstract | |||||||||||
| 内容記述 | 第5章では、本研究の総括と他分野も視野に入れたパッシブ赤外分光イメージングの今後の展望について述べる。 | |||||||||||
| 言語 | ja | |||||||||||
| 学位名 | ||||||||||||
| 言語 | ja | |||||||||||
| 学位名 | 博士（工学） | |||||||||||
| 学位授与機関 | ||||||||||||
| 識別子Scheme | kakenhi | |||||||||||
| 識別子 | 16201 | |||||||||||
| 言語 | ja | |||||||||||
| 機関名 | 香川大学 | |||||||||||
| 言語 | en | |||||||||||
| 機関名 | Kagawa University | |||||||||||
| 学位授与年月日 | ||||||||||||
| 学位授与年月日 | 2021-09-30 | |||||||||||
| 学位授与番号 | ||||||||||||
| 学位授与番号 | 甲第157号 | |||||||||||
| 著者版フラグ | ||||||||||||
| 出版タイプ | VoR | |||||||||||
| 出版タイプResource | http://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85 | |||||||||||
