レーザー加工のための分光計測手法の開発

宮部 昌文; 岩田 圭弘; 寺林 稜平*; 長谷川 秀一*

no journal, , 

廃炉ではレーザー切断やレーザー除染など様々なレーザー加工技術の利用が検討されている。我々はレーザー加工時の作業環境の汚染検知や、材料の除染効率の評価などを迅速・非接触で行うことを目的として、発光分光法や吸収分光法の開発を行っている。強いレーザー光が照射された物質表面から飛び出した原子種は、逆制動放射を介して照射レーザー光のエネルギーを吸収し、レーザープラズマへと急速に成長する。このため、生じるレーザープラズマの特性はレーザーの照射時間に大きく依存する。従来研究では。パルス長10ns程度のNd:YAGレーザーと100ns程度のロングパルスレーザーで、発光特性に大きな違いがあることが報告されているが、レーザー加工でよく利用される、10ms程度のレーザー照射による発光・吸収スペクトルは殆ど知られていなかった。そこで本研究では、パルス長10ms程度のQCWファイバーレーザーを用いてジルコニアなど様々な材料の発光スペクトルを測定した。その結果。得られる発光スペクトルは、ロングパルスレーザーで報告されている特性に近く、原子発光に比べて分子発光の寄与が大きいことや、空気中で燃焼反応の起きやすい元素ほど発光強度が強くなる傾向があることなど、基本的な分光特性が明らかになった。これによりレーザー加工のための分光計測の基礎データを得ることができた。