積分型ネフェロメータは、吸引された大気に白色光を照射し、エアロゾルおよび空気分子からの散乱光を受光する装置である（Heintzenberg and Charlson, 1996)。粒子を浮遊させた状態で、エアロゾルの散乱係数を時間連測で計測できることができる。ネフェロメータは、粒子の吸湿特性を反映した散乱係数の湿度依存性の研究や、吸収係数を計測する装置と組み合わせた単一散乱アルベドのモニタリングなどの大気計測に広く用いられている。

　ネフェロメータで受光される散乱光強度は、受光面に到達する単位面積、単位立体角あたりの散乱光強度Iに比例する。比例定数は、散乱係数が既知の2種類以上のキャリブレーションガスを用いることにより求まる。空気分子による散乱は、気圧および温度のモニタリングから理論的に除外し、光学フィルターにより選別された、ある波長でのエアロゾル散乱係数α_scatを測定する。

　　ある粒径分布n (r )をもつエアロゾルからの散乱光強度C_a ^(perfect) は、粒径rの角度ごとの散乱光強度I (r, θ )を、散乱角θ に対して0から180°まで積分して、

と表すことができる（Rosen et al., 1997）。Kは定数である。しかしながら、光源と受光部の位置関係から、現実のネフェロメータでは、前方および後方散乱を取得することができない。空気分子の散乱光強度の角度分布はほぼ一定であり、キャリブレーションも空気分子を使用しているため影響を受けにくいが、粒径・複素屈折率によって角度依存性が大きく変化するエアロゾルは、影響を顕著に受ける。特に粒子サイズが大きくなるほど理論値と実際に取得できる散乱強度の乖離は大きくなる。その補正のため、粒径分布や、粒径分布に関する情報が含まれる散乱係数の波長依存性の情報を活用した補正方法が提案されている（Rosen et al., 1997; Anderson and Ogren, 1998; Heintzenberg et al., 2006, Muller et al., 2009）。

参考文献

Anderson, T. L. and J. A. Ogren: Determining aerosol radiative properties using the TSI 3563 integrating nephelometer. Aerosol. Sci. Technol.29,57-69, 1998.

Heintzenberg, J., and R. J. Charlson: Design and Applications of the Integrating Nephelometer: A Review, J. Atmos. Ocean. Tech. 13:987–1000, 1996.

Heintzenberg, J .A., Weidensohler, T. M. Tuch, D.S. Covert, P. Sheriden, J. A. Ogren, J. Gras, R. Nessler, C. Kleefeld, N. Kalivitis, V. Aaltonen, R .T. Wilhelm, and M.Havlicek, Intercomparisons and aerosol calibrations of 12 commercial integrating nephelometers of three manufacturers, J. Atmos. Ocean. Technol .23,902-914, 2006.

Muller, T.A. Nowak, A. Weidensohler, P. Sheriden, M. Laborde, D. S. Covert, A. Marinoni, K. Imre, B. Henzing, J.C. Roger, S M. dos Santos, R. Wilhelm, Y. Q. Wang, and G.de Leeuw: Angular illumination and truncation of three different integrating nephelometers; Implications for empirical size-based corrections, Aerosol Sci. Technol .43,581-586, 2009.

Rosen, J. M., R. G. Pinnick, and D. M. Garvey: Nephelometer optical response model for the interpretation of atmospheric aerosol measurements, Appl. Opt., 36, 2642-2649, 1997.

（京都大学・矢吹正教）　2016年5月1日　　★