散乱媒体中のガスの吸収分光法

レーザーベースのガス分光法では、光干渉が大きな問題となることが多いことはよく知られています。^{[ 2 ] [ 3 ]}従来のレーザーベースのガス分光計では、光干渉は、光学部品内（または部品間）および多重通過ガスセルにおけるエタロン型干渉効果などから生じます。長年にわたり、この問題に対処するために多大な努力が払われてきました。干渉を最初から最小限に抑えるには、適切な光学設計が重要です（例えば、光学部品を傾けたり、透過光学系を避けたり、反射防止コーティングを使用したりすること）が、干渉パターンを完全に回避することはできず、ガス吸収から分離することが困難な場合が多いです。ガス分光法では、吸収率が低い（10⁻⁷まで）場合が多いため^、干渉を適切に処理することが非常に重要です。利用される対策には、カスタマイズされた光学設計^{[ 4 ]}、テーラードレーザー変調^{[ 5 ]}、機械的ディザリング^{[ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]}、信号後処理^{[ 10 ]}、サンプル変調^{[ 8 ] [ 11 ] [ 12 ]}、ベースライン記録および干渉減算^{[ 13 ]などがある。}

GASMAS の場合、光学的干渉は特に厄介です。^{[ 14 ]}これは、レーザー光と散乱性の高い固体材料との相互作用から生じる深刻なスペックル型干渉に関連しています。^{[ 9 ]}この非常に不均一な干渉はユーティリティ信号と同じ場所で発生するため、設計上除去することはできません。研究対象の多孔質材料の光学特性が干渉パターンを決定し、干渉レベルは実際のガス吸収信号よりもはるかに強い場合が少なくありません。ランダムな機械的ディザリング (例えば、レーザービームのディザリングおよび/またはサンプルの回転) は GASMAS で有効であることがわかっています。^{[ 9 ] [ 15 ]}ただし、このアプローチでは、安定した干渉が平均化する必要のあるランダムノイズに変換されるため、取得時間が長くなります。ベースライン記録と干渉減算は、上記の他の方法と同様に、一部の GASMAS アプリケーションに適用できる場合があります。

^{[ 16 ] [ 17 ]}を参照

^{[ 18 ]}を参照

^{[ 19 ]}を参照

^{[ 9 ] [ 15 ] [ 18 ]}を参照

今日私たちが消費する食品の多くは、食品の品質を確保し、輸送や流通を可能にするために、多種多様な包装で包装されています。これらの包装の多くは気密性またはガス密閉性が高いため、穴を開けずにガス組成を調べることは困難です。多くの場合、包装を破壊せずにガス組成を調べることは非常に有益です。

おそらく最も良い例は、食品包装内の酸素量の研究でしょう。酸素は空気の主要成分であるため、ほとんどの食品や食品包装に自然に存在します。しかし、酸素は化学的および微生物学的活動の増加源となるため、生物物質の老化の大きな原因または必要条件の一つでもあります。今日では、食品包装内の酸素含有量を減らし、制御して保存期間を延ばし、食品の安全性を確保するために、[改質雰囲気] (MAP) や [制御雰囲気] 包装 (CAP) などの方法が採用されています。これらの方法の有効性を保証するには、包装内の酸素 (およびその他のガス) の濃度を定期的に測定することが重要です。GASMAS は、食品や包装を破壊することなく、非侵襲的にこれを行うことを可能にします。包装に穴を開けずにガス組成を測定する主な利点は 2 つあります。1 つは、制御プロセスで食品が無駄にならないこと、もう 1 つは、同じ包装を長期間にわたって繰り返し制御して、ガス組成の時間依存性を監視できることです。これらの研究は、包装の密閉性を保証するために利用できるだけでなく、食品の劣化過程を研究するためにも利用できる。

多くの食品自体には、内部の孔に分散した遊離ガスが含まれています。例としては、果物、パン、小麦粉、豆、チーズなどがあります。また、このガスは品質や成熟度を監視するために研究するのに非常に役立ちます（例えば、^{[ 20 ]}および^{[ 21 ]}を参照）。

^{[ 22 ] [ 23 ] [ 24 ]}を参照