宿敵！パルスレーザー

質問

研究で、レーザーを用いて溶質をイオン化させ、その上下に電極を配することで電極間に流れる電流値を測定しています。このレーザーがくせものでして、レーザーのスイッチをオンにして、発振させるとすごいノイズが生じるんです。

測定電流のレベルはpAレベルで、例えばレーザーoff時には 1.00±0.05pAで、レーザーonにすると 1.00±3.00pAになってしまうんです。
（↑電極間に照射せずに、レーザーのスイッチを入れた状態の例です）

ちなみにレーザーはN2(窒素)パルスレーザーです。
このノイズをやっつける方法ってあるんでしょうか？

化学の分類に投稿していたのですが、「物理学に聞いた方が・・」という意見がありましたので物理の世界にチャレンジです。
わたしは、分析化学でレーザーを専攻していますので、「レーザー装置の中身を分解して・・・」とかいったものは、ちょっとついていけないかもしれないです。
（いえ、申し訳ありません。多分わかりません）
あつかましいとは存じますが、物理専門の方々よろしくお願いします。

回答No.3

myeyesonly

こんにちは。また来ました。m(__)m
レーザー装置を網でってのは、全くないよりマシ程度でしょうね。(^^ゞ
網だと長波長成分しかシールドできませんが、雑音出力を多少なりとも弱める働き位はしてるでしょう。

そういう時には、測定部分と測定器のシールドを厳重にします。
例えば私のやる分野で言うと、脳波や心電図をとる時は、部屋ごとシールドされた中でとります。
そういう感じでシールド箱を用意して測定部分をその中に置きます。
問題はシールド内へのレーザーの導光でしょうか。

あと、電流計の放熱ファンはいけませんね。モーターのブラシノイズが発生してる可能性が高いです。
一度測定端子を短絡して電流計のスイッチを入れ、ファンを止めた状態と動かした状態でバックグランドの測定をした方がいいかも。
それが大きいようなら電流計には箱を付けない方がいい場合もあります。

それと測定端子から電流計まではいかがでしょうか？
普通のリード線なんかで結んでませんよね？
シールド線を使い、シールド線の外側（シース）を測定器のアースにつなぎます。
また、このシースを接続するのは、測定器側だけにしてください。
もし測定端子側もアースするとグランドループという現象が発生してかえってノイズを拾ってしまいます。
もし万が一、シールド線を使ってなかったらこれだけで相当な効果が期待できると思います。

あと同じ化学やさん（主に生化学）として、化学やさんにこれを求めるのは大変辛いのですが、測定部分の信号出力点のすぐそばにハイインピーダンスの増幅器を置くと、その後ろの配線は非常にノイズに強くなります。
この方法だとノイズ対策を厳重にやるのは測定場所だけで済み、増幅器を電池で動かせば電源ノイズにも強くなります。
インピーダンス変換という測定分野ではよく使われる手法です。

もう一つ＞夜間～ですが、外来ノイズの影響だと思われます。
直射ノイズはシールドが効きますけど、電源ノイズは電源にフィルタを入れるよりありません。

ノイズ対策のされたＯＡタップなどや先にもあげたノイズキラー（フェライト、トロイダル等ともいう）は有効と思われます。
どちらもそれ程高いシロモノではないので試されるといいかも知れません。
確かノイズレスタップが２千円位、ノイズキラーは１個３～５００円位だと思います。
この場合は、コンセントからノイズレスタップやノイズキラーを入れたタップを出してそこに測定器回りだけをつなぎます。
測定点で電源が必要ならそれもここから取ります。

あと考えられるのは必要とされる周波数帯が判っている場合は信号回路にフィルターを入れる事ですが、これもちょっと辛いかな？

以上、お返事の情報から見て考えられる対策を述べてみました。まだ何かありましたらどうぞ。m(__)m

お礼

こんにちは！myeyesonlyさんのところはすごいですね。
シールド部屋があるんですか？羨ましいものです。
1年程前に、先生にシールド部屋をつくってくれません？って言ったら、「ダメ、お金かかるじゃん。」ってあっさり言われました。（・・余談です）
では本題に入ります。

まず、放熱ファンなんですが、アルミケース設計時にバックグラウンドの測定を行いました。何度がテストしたんですが、ノイズ増加の傾向はみられませんでしたので、使用している次第です。

次にシールド線、これも大丈夫です。
あと、ハイインピーダンス増幅器ってものは、なんか試しがいがありそうですね。うちの技官さんに相談してみます。（でも高価なものだったら、確実に却下されますけどね・・）

しかし、ノイズ対策の道具はいろんなものがあるんですね。初めて聞くようなものばかりなので、ちょっと勉強します。（・・・勉強不足でおはずかしいです。・・電源フィルター・ノイズレスタップ・ノイズキラーなどなど・・）