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レーザーブレークダウン分光法によるナトリウムエアロゾル検出感度評価試験

An experimental study of sodium aerosol detection sensitivity by laser induced breakdown spectroscopy

林田 均; 荒 邦章

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レーザ誘起ブレークダウン分光法によるレーザNa漏洩検出システム(Laser Sodium Leak Detector:以降LDDと略す。)は,レーザ光によりナトリウムエアロゾルをプラズマ化し,それにより発生する蛍光中からナトリウム特有の光スペクトルを検出するもので,ナトリウムを選択的に検出するために,ナトリウム微少漏洩を早期に信頼性高く検出できる可能性がある。本報告では,LLDのナトリウム微少漏洩検出への適用性を検討するために,LLDの原理的な動作確認と基本的な性能把握を目的に,ナトリウムエアロゾルを用いて各種条件で検出特性を試験した結果についてまとめた。その結果,以下のような知見を得た。1)LLDにより,原理通りにナトリウム特有の光スペクトルを検出できることが確認できた。2)ナトリウム濃度とLLD蛍光強度の関係は,Na濃度10のマイナス11乗$$sim$$10のマイナス8乗g/cmの3乗の広い範囲で,ほぼ比例する。3)本試験範囲でLLD信号は,サンプリングガス流量,酸素濃度,水分濃度などの影響をほとんど受けない。LLDはナトリウム濃度にのみ大きな反応を示すので,極微少な漏洩においても高SN比の信号が得られ,信頼性の高い検出が可能である。これらから,LLDは,ナトリウム微少漏洩を,早期に信頼性高く検出する手法として適用できる可能性が明らかになった。

A Laser-induced breakdown spectroscopy Leak Detection technique (abbreviated LLD) of sodium is accomplished by plasmafying the sodium aerosol, and then selectively detecting the sodium specific optical spectrum. This method is potentially more reliable as a means of detecting of sodium small leakage. This report, describes test results of detection characteristics using sodium aerosol, carried out to verify the principle of LLD in addition to evaluating the response under various conditions. 0ur main objective is to examine the applicability of LLD for small sodium leakage. The main results are as follows; (1)We confirmed the principle of LLD, specifically detecting the sodium optical spectru.m. (2)The relation between LLD fluorescence intensity and sodium aerosol concentration is nearly proportional within a relatively Na concentration ranges 10$$^{-11}$$ $$sim$$ 10$$^{-8}$$ g/cm$$^{3}$$. (3)The LLD signal appeared insensitive to the effect of sampling gas flow rate, oxygen concentration, and humidity in the examined range. ln fact, a high S/N ratio is obtained for small sodium leakage, and the reliability of the leakage detection is high, because LLD showed sensitive to sodium concentration. From these results and others discussed in this report, LLD appears to be an applicable technique in small leakage detection both in terms of response and reliabilily in the leakage phase.

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