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宮部 昌文; 大場 正規; 飯村 秀紀; 赤岡 克昭; Khumaeni, A.*; 加藤 政明; 若井田 育夫
Spectrochimica Acta, Part B, 110, p.101 - 117, 2015/08
被引用回数：25 パーセンタイル：81.83(Spectroscopy)レーザー誘起蛍光撮像法を用いて雰囲気ガス中のアブレーションプルームの動的挙動を調べた。YAGレーザーの2倍高調波光をガドリニウムの酸化物や金属試料上に照射し、生成したプルームにはシート状の紫外色素レーザー光を交差させて、様々な時刻の蛍光像をICCDカメラによって撮影した。得られたプルームの断面画像から、ガドリニウムの基底状態の原子やイオンが、プルームとガスの境界の半球層内に蓄積されることや、プルームの中心部に粒子密度の少ない空洞が生じることが明らかになった。膨張の初期段階では、その空洞内を別の明るい成分が膨張し、半球層と合流する様子も観測された。このようなプルームの分離や合流は、イオンに比べて原子の方が遅く現れた。また半球層の出現もイオンに比べて原子の方が遅いが、出現位置はほぼ同じであった。このような出現位置の一致や出現時間のずれは、半球層の原子が、イオンとガスの衝突による三体再結合反応によって生じることを示唆している。得られたプルームの膨張ダイナミクスやプルームの詳細構造に関する知見は、レーザーアブレーションを利用する様々な遠隔分光分析法の実験条件を決める上で有用である。
大図 章; 伊藤 和範*
Review of Scientific Instruments, 73(8), p.3131 - 3132, 2002/08
被引用回数：4 パーセンタイル：29.34(Instruments & Instrumentation)レーザー誘起金蒸気プラズマを用いたピンチ放電によるプラズマからの軟X線発生の実験的研究を行った。レーザー生成プラズマはレーザー光をピンアノード電極に直径100
m以内に集光することによって得られ、その後それを放電媒質とし、マルクスジェネレータでピンチ放電を行った。その結果、パルス幅120ns,実効フォトンエネルギー約1keV,パルス出力エネルギー約1Jの軟X線出力が得られた。この出力特性は、レーザー誘起プラズマの生成とピンチ放電のタイミング,レーザー出力,放電電流に大きく依存することがわかった。
大図 章; 鈴木 庸氏; 丸山 庸一郎; 有澤 孝
Applied Physics Letters, 76(14), p.1822 - 1824, 2000/04
被引用回数：7 パーセンタイル：35.11(Physics, Applied)原子法レーザー同位体分離のレーザー誘起プラズマからのイオン回収過程では、イオンを電極上に高速で回収することが重要となる。これを行うためには通常高電圧を必要とする。しかし、回収に費やす電力の増加とスパッタリングの増大を引き起こしやすくなる。高電圧が必要な理由は、レーザー誘起プラズマが低温のためである。低電圧でイオンを高速で回収するために、高周波でプラズマを加熱し回収する方法を開発した。その結果、回収時間を通常の3分の1にまで短縮することができた。さらに、高周波の入力、周波数に対するイオン回収速度の依存性をも調べることができた。
大図 章; 鈴木 庸氏; 丸山 庸一郎; 有澤 孝
Physics of Plasmas, 7(2), p.770 - 772, 2000/02
被引用回数：4 パーセンタイル：14.51(Physics, Fluids & Plasmas)原子法レーザー同位体分離のレーザー誘起プラズマからのイオン回収過程では、イオンを電極上に回収することが重要となる。これを行うために電極に印加する電圧は、高電圧が必要となる。しかし、高電圧の回収には、電力コストの増大とスパッタリングの増加の問題が出てくる。レーザー誘起プラズマからイオンを高速に回収するために高電圧が必要な理由は、そのプラズマが低温であるためである。イオン回収は、プラズマの電子温度に大きく依存する。低電圧で効率良くイオン回収を行うためにレーザー誘起プラズマを高周波電場で加熱してプラズマ中の電子温度を増加させる試験を行った。その結果、電子温度は通常の約3倍に増加することがわかった。
大場 弘則; 佐伯 盛久; 伊藤 主税; 高野 公秀; 赤岡 克昭; Thornton, B.*; 作花 哲夫*; 若井田 育夫
no journal, ,
福島第一原子力発電所廃炉措置において、炉内状況を調べ、溶融落下物等の位置や成分等の情報を得ることは廃炉作業を進める上で不可欠である。そこで光ファイバを活用したレーザー誘起ブレークダウン分光(LIBS)技術により、水中での炉内構造材と核燃料物質との識別についてその可能性を調べた。その結果、放射線環境下での光ファイバの透過波長帯域(700
900nm)において、スペクトル干渉が見られず、U, Zr, Fe等の元素スペクトルが容易に判別、観測可能な発光線が存在することが確かめられた。また、重量比と発光強度比の関係においては優れた直線性が確認できた。これらの結果は、構造材と核燃料物質の識別にLIBSが適用可能であることを示すとともに、定量分析の可能性を示唆するものである。
若井田 育夫; 大場 弘則; 宮部 昌文; 赤岡 克昭; 大場 正規; 加藤 政明; Ruas, A.
no journal, ,
文部科学省は、東京電力福島第一原子力発電所の安全な廃止措置等を推進するため、国内外の英知を結集し、安全かつ確実に廃止措置等を実施するための先端的技術研究開発と人材育成を加速する「廃炉加速プラン」を定め、日本原子力研究開発機構に「廃炉国際共同研究センター」を設立した。本講演では、廃炉過程における分析技術の特殊性に焦点を当てるとともに、当該センターで実施されているLIBSによる遠隔計測について紹介する。本計測技術では耐放射線性光ファイバを活用し、レーザー光及びプラズマ発光を同一のファイバに通すことで、簡便な分析ができるよう留意している。これまでに、線量率10kGy/h、積算線量 数MGyにおいても、LIBS計測が可能であることを確認している。また、表面付着物を模擬するため、セシウムの標準溶液をステンレス板上で蒸発乾固させた付着物相当試料を作成し、分析感度の簡易評価を試みた。その結果、検出下限は、放射性セシウム相当で、10
Bq/cm
が得られ、付着物の迅速簡易分析にも適用できる可能性のあることが示唆された。スペクトル解析手法、高放射線場のプラズマ発光特性に及ぼす影響、Zr溶存液体への適用について、関連発表を行う。
若井田 育夫; 赤岡 克昭; 大場 正規; 宮部 昌文; 大場 弘則; 池田 裕二*; 作花 哲夫*; 平等 拓範*
no journal, ,
福島第一原子力発電所の廃炉においては、事故炉内からの溶融燃料デブリ等を取り出すという世界的に類例のない作業を安全かつ円滑に実行することが求められている。損傷炉内外の環境は、高放射線、水中又は高湿度、狭隘という過酷な環境条件となっており、ICを多用した精密電子機器は動作が困難である。そこで、これらの影響を受けにくい分析手法として、電気信号に代わって光信号を用いた観察プローブを提案した。本報告では、レーザー誘起プラズマ発光分光法(LIBS)中心としたレーザーモニタリング分析手法開発について、(1)光ファイバーを活用したLIBS計測プローブ、(2)マイクロ波支援LIBS分光、(3)スペクトル解析技術、(4)マイクロチップレーザー利用ファイバーLIBSといった一連の取り組みと、最近の成果について報告する。
若井田 育夫; 赤岡 克昭; 大場 正規; 大場 弘則; 田村 浩司; 佐伯 盛久; 松本 歩*; 作花 哲夫*; 池田 裕二*; 平等 拓範*
no journal, ,
損傷炉内外の環境は、高放射線、水中又は高湿度、狭隘という過酷な環境条件となっている。そこで、これまで、次世代核燃料サイクル用燃料である、低除染TRU含有MOX燃料の遠隔・迅速分析技術として開発してきた、レーザー誘起プラズマ発光分光法(Laser Induced Breakdown Spectroscopy: LIBS)を中心とした分析技術に着目し、廃炉措置における遠隔その場分析技術として応用する研究開発を開始した。この計測は、電気信号に代わってレーザーをプローブとした光分析手法であり、放射線の影響を受けにくい遠隔観察プローブとしての成立性が高い。本報告では、LIBSを中心としたレーザーモニタリング分析手法開発の一連の取り組みとして、光ファイバーを活用したLIBS計測プローブの基本特性、ロングパルスレーザーを活用したLIBS特性、マイクロ波支援LIBSによる信号増倍の可能性、マイクロチップレーザー利用LIBSプローブ等について、その特長と最近の成果について報告する。
若井田 育夫; 大場 弘則; 池田 裕二*; 作花 哲夫*; 平等 拓範*
no journal, ,
福島第一原子力発電所事故炉の廃止に向けて、炉内溶融物である燃料デブリ等の元素組成の遠隔その場分析を実現するため、耐放射線性光ファイバを活用したレーザー誘起ブレークダウン発光分光法(LIBS)を開発している。レーザー光の遠隔搬送に耐放射線性光ファイバを使用したファイバLIBS法では水没させたウラン含有模擬デブリ試料の半定量分析性や耐放射線特性を評価し、水中, 高放射線場で取得できることを確認した。また、より長距離計測に対応するため、プローブ先端にマイクロチップレーザーを活用し直接レーザー光を炉内で発振させる手法も導入し、10kGy/hの高放射線環境で使用できることも確認した。
中西 隆造; 佐伯 盛久; 大場 弘則
no journal, ,
Quantifying metals in aqueous solutions is crucial in various industrial fields. In particular, the ability to perform real-time and in-situ analysis has been highly desired to monitor alkali contamination of industrial water or to detect residual precious metals in waste liquids for metal recycling. Recently, we have shown that LIBS with liquid sheet jets provide intense and stable plasma emissions. The present study reports the quantitative analysis of trace alkali and precious metals in liquid samples by LIBS with sheet jets.
Batsaikhan, M.; 大場 弘則
no journal, ,
Laser-induced breakdown spectroscopy allows us to perform remote and rapid measurements with little or no sample preparation. And also, there have been continuous efforts to apply LIBS to nuclear material analysis. In the current situation, the inside of the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station is filled with nitrogen gas. This time, we report and discuss the results of the fundamental plasma characteristics of Cu, Fe, and Zr elements in ambient gas. Plasma emission formed at the Fe, Cu, and Zr metals in the air at atmospheric pressure was collected as a function of lens-to-sample distance. As an example, the resulting spectra of Fe, the strongest intensity from Fe, O, and N was observed at lens-to-sample distance = 0 and all measurements in the present work were performed at this position. We will discuss the plasma temperature of each element and gas.
