UoW FTIR温室効果ガスオンラインアナライザ

機器概要：

UoW FTIR型温室効果ガスオンライン分析器はオーストラリアのWollongong大学が開発し、Ecotechが協力して生産し、世界規模での販売とISO 9001基準に準拠したアフターサービスを提供している。UoW FTIR型温室効果ガスオンライン分析器は多光路−Fourier赤外変換（FTIR）スペクトル測定解析技術と高性能赤外検出素子を応用し、完全な制御ソフトウェアシステムを結合し、全自動的に運行でき、オンラインで環境大気（または他の種類の混合ガス）中の多種温室効果ガス成分の濃度とその安定同位体比率を連続的に測定でき、運行コストが低く、長期連続観測に適している。ユーザーのニーズに応じて、構成を変更し、他の種類の微量ガスを測定することもできます。
最初のUoW FTIR型温室効果ガスオンライン分析器が現場観測に投入されて以来、10年以上の間、世界ではすでに多くのユーザーが本機器を環境大気と下地地域の大気の温室効果ガス観測に使用し、温室効果ガス以外の測定機能を開発してきた。これらのユーザーには、中国気象局（CMA）、大連市環境モニタリングセンターステーション、オーストラリア核科学技術組織（ANSTO）、オーストラリアの臥龍崗大学（University of Wollongong）、メルボルン大学（University of Melbourne）、公共財科学・工業研究組織（CSIRO）、科学・技術組織（ANSTO）、ニュージーランドの国家水・大気研究所（NIWA）、ドイツのハイデルベルク大学（University of Heidelberg）、ブレーメン大学（University of Bremen）、マックス・プランク学会（MPG）、韓国国家標準研究所（Korean Standards）が含まれているInstitute）など。
背景の紹介：
温室効果ガスは大気中の赤外線放射活性を有する微量ガスであり、二酸化炭素、メタン、亜酸化窒素、フロン、水蒸気など30種類以上が含まれる。温室効果ガスは太陽の短波放射に対して透明であるが、太陽と地球表面の長波（赤外線）放射に対して明らかな吸収作用があるため、温室効果ガスの地球大気への増温作用は非常に明らかである。地球規模の気候変動は、気候異常、海面上昇、氷河後退、凍土融解、生物多様性及び分布に重大な変化が発生するなど、人類の生存環境に深刻な影響を与えるだろう。

機器の特徴：

* 同時にオンラインで多種の温室効果ガスの濃度とその安定同位体比を測定し、応用方式は広く、多様である。

* CO 2、CO、CH 4、N 2 Oの大気濃度とCO 2中のδ13 Cを同時に測定する、

*複数種類の温室効果ガス濃度およびその安定同位体比を測定するために、1つまたは複数の連続注入が可能である、

*測定塔の異なる高さでサンプルを採取し、温室効果ガス（CO 2中のδ13 Cを含む）の垂直輪郭測定を行う、

*車載連続監視が可能、

＊静的タンクを接続して土壌中の温室効果ガスの流量測定を行う、

*サンプリングボトルまたはサンプリングバッグ内の空気サンプルを実験室で一括測定する、

*標準伝達測定：実験室では、測定を通じて高レベルの標準ガスの量値関係を低レベルの標準ガスに伝達する、

* 赤外スペクトル定量測定は良好な測定安定性と測定精度を有し、

複数の温室効果ガスを利用して赤外帯域の強い吸収は、スペクトルデータのフィッティングにより大気含有量を計算し、キャリブレーションガスを使用せずに測定精度は1〜5%に達することができる。高レベルキャリブレーションガス（NIST、CMDL、GASLABなど）を用いてキャリブレーションした後、CO 2、CO、CH 4、N 2 Oの測定精度と精度は、世界気象機関の世界大気観測計画（WMO-GAW）が発表したデータ品質要件を完全に達成し、さらに超えることができる。

すでに比較観測データによると、同レベルのキャリブレーションガスを使用した場合、UoW FTIR型温室効果ガスオンライン分析器の測定結果は他の方法との線形性適合度が高く、測定結果の比較可能性が良い。

* 全自動運転で、遠隔制御ができ、メンテナンスコストが低く、消費量が少ない、

*1台の計器は同時に多種の温室効果ガス濃度とその安定同位体比を測定し、総合運行コストが低い、

*液体窒素や深冷除湿が不要、

*サンプリングガス乾燥器と多注入口をランダムに携帯する、

*全自動で動作し、ネットワークリモコンで動作することができます。

機器構成：

*試料注入システム、試料処理、注入口選択、測定キャビティの排出とパージ過程を完成する、

*ガス試料の赤外スペクトルを記録するFTIR分光計、

*スペクトル解析処理システム、測定スペクトルの定量計算を完了し、リアルタイムで結果を表示する、

*測定結果、機器パラメータなどを記録し、読み取り可能なテキストファイルを形成するための記録システム。

計器ハードウェアシステム：

*シャーシ：測定の安定性を高めるための恒温制御、

*サンプル注入システムには4つの注入管路があり、いずれもNafionろ過膜とMg（CLO 4）を用いてサンプルガスを乾燥処理することができる、

*コンピュータによる入・出測定チャンバの流量、電磁弁、真空ポンプの制御、圧力、温度、流量の測定など、

*サンプル注入システムはまた12ウェイ外部イベントスイッチ制御インターフェースを提供でき、最大12ウェイ電磁弁の動作を同時に制御できる、流量、気圧、温度などの補助情報を収集するための8ウェイ外部アナログ/デジタル信号入力端子インタフェースを提供することができ、

*FTIR分光計の分解能：0.5または1 cm-1。Bruker IR光源と電子冷却のMCT（テルルカドミウム化水銀）検出器（周波数範囲1800〜5000 cm−1）を備え、多光路ガス測定チャンバの光路長は24 m、容積は3.5 Lである。

*コンピュータは全自動制御され、リアルタイムで観測結果を測定、表示、記録し、正常な運行時に人員の介入を必要としない、

*外部実行環境と条件：

*動作環境：10-30℃、<90%RH、

*電源供給：220 VAC、50 Hz、500 VA、

*ガス供給：パージ用高純窒素（N 2）（0.2 Lmin-1、2 m 3 week-1）と標準ガス。

ソフトウェアの説明：
ソフトウェアは、産業標準言語（Visual Basic）に基づいて作成されます。ソフトウェアプログラムは、パージ、サンプリング、測定スペクトル、スペクトル解析、観測結果の表示、記録ファイルの生成を含む各実験サイクルを制御する。周期プログラムを人為的に修正し、連続的な反復測定シーケンスを定義することができ、ウィンドウズ遠隔デスクトップ制御接続を通じて遠隔制御を実現することもできる。ソフトウェアの主な機能は次のとおりです。

*測定チャンバの排気、パージ、給気ラインの切り替え、圧力、温度、流量の測定と記録などのサンプル注入システムの動作を制御する、

*分光計を制御して分光データを収集する、

*スペクトルデータをオンラインで定量的に解析する、

*測定結果をリアルタイムで表示する、

*観測記録ファイル（csv形式）を生成する、

*設定された測定周期に従って、24 hr連続運転を実行する。

*周期的メンテナンス動作（測定背景スペクトルと参照ガスまたは標準ガススペクトル）、

*ネットワークを介したリモート制御を実現します。

技術指標：

* 種を測量する

*CO 2、CO、CH 4、N 2 Oの大気濃度、

*CO 2中のδ13 C、

時間解像度:

すべての種について、1〜60分（測定精度と時間分解能は相互に消長）

詳細情報
>温室効果ガス

温室効果ガスは大気中の赤外線放射活性を有する微量ガスであり、二酸化炭素、メタン、亜酸化窒素、フロン、水蒸気など30種類以上が含まれる。温室効果ガスは太陽の短波放射に対して透明であるが、太陽と地球表面の長波（赤外線）放射に対して明らかな吸収作用があるため、温室効果ガスの地球大気への増温作用は非常に明らかである。温室効果ガスがなければ、世界の大気の平均温度は現在の15℃から零下19℃に下がる。

19世紀の産業革命以来、人類は大気中に大量の温室効果ガスを排出してきた。2005年までに、世界の大気中の二酸化炭素、メタン、亜酸化窒素濃度は、産業革命初期の280 ppm、715 ppb、270 ppbから379 ppm、1774 ppb、319 ppbにそれぞれ上昇し、同期の世界の平均気温は0.74℃上昇した。温室効果ガスが現在の成長速度を維持すれば、世界の平均温度は今世紀末までに1.1〜6.4℃上昇するだろう。地球規模の気候変動は、気候異常、海面上昇、氷河後退、凍土融解、生物多様性及び分布に重大な変化が発生するなど、人類の生存環境に深刻な影響を与えるだろう。人類が気候温暖化の脅威を免れ、人類の生存環境のさらなる悪化を防止するためには、全人類が共同行動をとって温室効果ガスの排出を減らすことに有利になるように、大気中の主要な温室効果ガスの濃度とその変化に対して系統的な長期監視、研究を行う必要がある。

MALT 5-スペクトル解析ソフトウェア：
MALT 5は赤外スペクトルをシミュレーションし、マッチングするソフトウェアであり、特に気象フーリエに対して赤外スペクトルを変換する。2つのモードがあります。

＊シミュレーションモード：MALT結合測定器の線形（ILS）ガス混合物の輸送、吸収、発光スペクトルを計算する。試料は複数の吸収層を含むことができ、異なる吸収層は異なる構成、温度、圧力を有する。

*マッチングパターン：測定スペクトルと計算スペクトルの平均二乗差が最小になるように繰り返し計算することにより、マッチングスペクトル計算結果を得る。

計算の説明：
スペクトル計算は一般的にHITRAN線形パラメータデータベースに基づいている。HITRANは一連のスペクトル線位置、ピーク強度、ピーク幅、圧力変換、温度の情報を提供している（具体的にはwww.hitran.comを参照）。MALTは、上記データベースから得たい温度及び圧力における分子吸収係数を含む真の吸収係数を計算する、その後、吸収係数シミュレーションにより測定されたスペクトル。ガスの場合、線形パラメータデータが不足しているため、定量的な参照スペクトルを使用して吸収係数を計算することができ、分解能はサンプルスペクトルに基づく分解能よりも高い。