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フェムト秒レーザーをアブレーションに用いたダブルパルスブレークダウン発光分光におけるGdプラズマの発光特性に大気プラズマが与える影響(受託研究)

Emission characteristics of gadolinium plasma in orthogonal double-pulse laser breakdown spectroscopy using femto and nanosecond laser (Contract research)

丸山 庸一郎; 大場 正規 ; 赤岡 克昭 ; 宮部 昌文  ; 若井田 育夫 

Maruyama, Yoichiro; Oba, Masaki; Akaoka, Katsuaki; Miyabe, Masabumi; Wakaida, Ikuo

低除染TRU燃料の非破壊・遠隔分析技術開発における元素組成・不純物分析法の高感度化を目的として、フェムト秒レーザーをアブレーションに用いたダブルパルスブレークダウン発光分光法の基礎特性を調べ、アブレーションプラズマと大気プラズマとの空間的な位置関係に関する最適な発光条件を明らかにした。測定試料にウランを摸擬した金属Gdを用い、発光強度のアブレーションレーザー集光位置,大気プラズマの試料表面からの生成位置,大気プラズマとアブレーションプラズマの相対位置等の依存性を測定し、最適な条件を見いだした結果、従来のシングルパルスによる発光法に比べ、最大約200倍高い発光強度を得た。さらに、大気プラズマを生成する再加熱レーザーのパルスエネルギー依存性から、本法によってスペクトル幅の広がりを抑えながら高い発光強度が得られることも明らかにした。

Emission characteristics of gadolinium plasma in the double-pulse LIBS using a femtosecond laser as an ablation source have been studied to achieve high sensitivity for analyzing next generation nuclear fuel in a future. In experiment, effects of the ablation laser focusing lens position and relative position of two plasmas were studied. The optimum ablation laser focusing lens position was about 22 mm from the sample surface, and the emission was maximized with the $$delta$$x of 1-1.2 mm and the $$delta$$y of 0.5-1 mm. As a result, about 200-times higher emission intensity in the double-pulse reheating mode was obtained than the emission in the single-pulse method. Moreover, the spectral width of the emission did not depend on the reheating laser pulse energy, and the high emission intensity could be obtained without the spectral broadening.

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