Laser air plasma expansion by microwaves

マイクロ波による空気プラズマ生成の拡大現象

池田 裕二*; Soriano, J. K.*; 大場 弘則  ; 若井田 育夫  

Ikeda, Yuji*; Soriano, J. K.*; Oba, Hironori; Wakaida, Ikuo

マイクロレーザーとマイクロ波を利用し、マイクロ波が空気プラズマの膨張に与える影響を調べた。マイクロレーザーで発生させた空気プラズマにマイクロ波を照射し、プラズマ成長像を可視化するとともに、高分解能分光器による発光スペクトルを観測し、温度変化と電子密度を解析した。マイクロレーザーのエネルギーレベルは1mJと低いにもかかわらず、マイクロ波増強によりプラズマ体積が400倍増加した。マイクロ波照射中に電子温度のわずかな変化が観察されたが、マイクロ波がプラズマ特性を長時間維持する能力があることが指摘された。これらは、マイクロ波の応用がレーザー誘起ブレークダウン分光法(LIBS)の分析性能を向上させる可能性が示唆される。

Utilizing micro-lasers and microwaves, the impact of microwaves on the expansion of air plasma was examined. Microwaves was applied to the air plasma generated by a micro-laser, the plasma growth image was visualized and emissions spectra using by a high-resolution spectrometer was observed, and temperature changes and electron density was analyzed. A 400-fold increase in plasma volume due to microwave enhancement, even though the micro-laser operated at a modest energy level of 1 mJ was observed. Although a slight change in electron temperature was observed during microwave irradiation, it was pointed towards the ability of microwaves to sustain plasma characteristics over time. These will be suggested that the microwave application potentially improves the analytical performance of laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS).