マイクロ波重畳LIBSにおける組成比がプラズマ温度に及ぼす影響

Effect of composition ratio on plasma temperature in microwave-assisted Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS)

狩野 貴宏 ; 赤岡 克昭 ; 若井田 育夫  

Karino, Takahiro; Akaoka, Katsuaki; Wakaida, Ikuo

福島第一原子力発電所の廃止措置において、作業の効率化や安全性の確保する目的からレーザー誘起ブレークダウン発光分析法(LIBS)により燃料デブリ等を簡易分析することを提案している。LIBSは短時間で元素分析を行うことができ、検量線を用いれば組成比を計算できる。また、マイクロ波を用いることで発光強度を増強しS/N比を向上させることができる。LIBSでは、プラズマ温度が発光スペクトルの強度に大きく影響するため、検量線を用いた分析をする際に重要となる。これまでの研究で、組成比が変化してもプラズマ温度はほとんど変化しないことが分かった。しかし、マイクロ波を用いた場合、マイクロ波によるプラズマの加熱の影響によりプラズマ温度が変化する可能性がある。そこで、本研究ではマイクロ波を用いた際の組成比とプラズマ温度の関係を調べた。

In the decommissioning of the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station, we have proposed a simple analysis of fuel debris using Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) to improve the efficiency of work and ensure safety. LIBS can perform elemental analysis in a short time, and the composition ratio can be calculated using a calibration curve. In addition, the use of microwaves can enhance the emission intensity and improve the S/N ratio. In LIBS, the plasma temperature has a large effect on the intensity of the emission spectrum, so it is important when performing analysis using a calibration curve. Previous research has shown that the plasma temperature hardly changes even if the composition ratio changes. However, when microwaves are used, the plasma temperature may change due to the effect of heating the plasma by the microwaves. Therefore, in this study, we investigated the relationship between the composition ratio and the plasma temperature when using microwaves.