レーザーによる非接触・遠隔分析技術開発,1; レーザーブレークダウン発光分光特性

Development of laser remote analysis, 1; Basic characteristics on double pulse LIBS

若井田 育夫  ; 赤岡 克昭 ; 大場 正規 ; 丸山 庸一郎; 宮部 昌文   ; 音部 治幹  ; 仁木 秀明*

Wakaida, Ikuo; Akaoka, Katsuaki; Oba, Masaki; Maruyama, Yoichiro; Miyabe, Masabumi; Otobe, Haruyoshi; Niki, Hideaki*

次世代高速炉燃料には低除染燃料が注目されているが、従来の化学分析法では被ばく量,分析廃棄物,分析コスト等の増大が予想される。そこで、遠隔・非接触の迅速で簡易的な分析法の確立を目指して、レーザーブレークダウン発光分析法(LIBS)とレーザーアブレーション共鳴分析法とを組合せた分析法の開発を実施している。従来のシングルパルスLIBSに比べ、より少ないアブレーション量で高感度を実現するために、レーザー光を2回照射するダブルパルス法に着目した。プラズマ発光像の観測から、2つのレーザー入射には、一定以上の時間間隔が必要であること,スペクトル強度の空間分布測定から従来法に比べて分布が広く最大値となる位置が異なること,このため、比較には留意が必要であることが判明した。本試験条件下においては、発光強度の最大値の比較から、従来法に比べて、約9倍のスペクトル強度が得られた。アブレーション強度の増大に伴い、スペクトル強度の飽和は見られることから、ブレークダウンプラズマに対して最適なアブレーション量が存在することが示唆された。

In the Fast Reactor nuclear fuel cycle systems of the next generation, the development of the low decontaminated fuel is required. But the conventional chemical analysis has some problems of radiation exposure, radioactive analysis waste, and high analysis cost. To contribute the remote analysis, we are developing the simultaneous measurement of the impurity and the isotope ratio by the combination of LIBS and Ablation Initiated Resonance Absorption Spectroscopy. To achieve higher sensitivity, the characteristics of double pulse LIBS are studied. The spatial characteristics of the plasma emission are measured and compared with single configuration. The emission enhancement depended on the observed position is clarified, and the enhancement of 10 is obtained. The rapid increase of the emission intensity is observed in lower ablation power, but saturated in higher intensity. This shows the requirement of the optimized power balance for an effective enhancement.