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池田 裕二*; Soriano, J. K.*; 大場 弘則; 若井田 育夫
Applied Optics, 62(31), p.8434 - 8441, 2023/10
被引用回数：6 パーセンタイル：51.93(Optics)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。
池田 裕二*; Soriano, J. K.*; 大場 弘則; 若井田 育夫
Scientific Reports (Internet), 13, p.13901_1 - 13901 _11, 2023/08
被引用回数：17 パーセンタイル：89.21(Multidisciplinary Sciences)本研究では、Zrターゲットの過渡レーザーアブレーションプラズマの膨張を持続させるためにマイクロ波を利用する可能性を調べた。プラズマにマイクロ波を印加することにより、プラズマ発光強度が2桁から3桁増加する顕著な増強が観測された。また、マイクロ波によってプラズマを空気中で維持できる一方で、周囲の空気との相互作用が増大するため、体積膨張に伴って電子温度が10,000Kから3,000Kまで低下することがわかった。これらの結果は、制御された低温での発光とプラズマ形成の促進にマイクロ波が寄与していることを示すものであり、レーザー誘起ブレークダウン分光法の精度と性能向上におけるマイクロ波の可能性を示すものである。これは、事故炉の廃炉作業において、放射性核燃料デブリのような危険物を取り扱う際の重要な利点である。
池田 裕二*; Soriano, J. K.*; 大場 弘則; 若井田 育夫
Scientific Reports (Internet), 13, p.4828_1 - 4828_9, 2023/03
被引用回数：16 パーセンタイル：89.21(Multidisciplinary Sciences)We report on the analysis of pure Gd oxide and its detection when mixed in surrogate nuclear debris using microwave-enhanced fiber-coupled micro-laser-induced breakdown spectroscopy. The target application is remote analysis of nuclear debris containing U inside the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station. The surrogate nuclear debris used in this study contained Gd, Ce, Zr and Fe. The sample was ablated by microchip-laser under atmospheric pressure conditions while a helical antenna propagated 2.45 GHz 1.0 kW microwaves for 1.0 ms into the laser ablation plume. The results showed that microwave-induced plasma expansion led to enhanced emission signals of Gd I, Zr I, Fe I, Ce I, and Ce II. Microwave irradiation enhanced the standard deviations of the Gd and Ce emissions and lowered the detection limit of Gd by 60%.
狩野 貴宏; 赤岡 克昭; 大場 弘則; 若井田 育夫; Soriano, J. K.*; 池田 裕二*
no journal, ,
レーザー誘起ブレークダウン分光(LIBS)による測定の際、同位体を測定できる程の高分解能の分光器を用いると測定されるプラズマの発光強度は小さくなりSN比が悪くなってしまう。そこで、マイクロ波を用いて発光強度を増やすことで、ウラン同位体の測定を行う際のSN比を改善した。
狩野 貴宏; 赤岡 克昭; 大場 弘則; 若井田 育夫; Soriano, J. K.*; 池田 裕二*
no journal, ,
Measuring the composition of uranium isotopes in debris is important for the decommissioning of the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station. Analysis of isotopes by laser induced breakdown spectroscopy (LIBS) requires a high-resolution spectrometer. However, the emission intensity becomes weaker when a high-resolution spectrometer is used. Therefore, we used microwave-enhanced LIBS for isotope measurements. Microwaves can improve spectral intensity. A microchip laser (Nd:YAG/Cr:YAG composite ceramics, wavelength: 1064 nm, laser energy: 1.0 mJ) was used in this experiment. The number of laser shots was 200 and the number of measurements was 5 for each sample. The microwave output at 2.45 GHz was 1000 W and the pulse length was 1.0 ms. We found out that the evaluation of uranium enrichment using microwave is better than without microwave.
