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論文

High spectral resolution of diode laser absorption spectroscopy for isotope analysis using a supersonic plasma jet

桑原 彬; 相羽 祇亮*; 山崎 信哉*; 南川 卓也; 松井 信*

Journal of Analytical Atomic Spectrometry, 33(7), p.1150 - 1153, 2018/07

 パーセンタイル:100(Chemistry, Analytical)

放射性廃棄物等の分析において、試料の化学的な前処理を省略できる手法として、レーザーアブレーション等の高温プラズマを用いる手法が開発されてきた。しかしながら、高温プラズマ中では各同位体のドップラー広がりにより、スペクトルが干渉し、微量同位体を検出することができない。本研究においては、超音速プラズマ風洞の断熱膨張を用いてプラズマを低温まで冷却することにより、スペクトル分解能を向上する手法を開発した。結果として、キセノン安定同位体のデモンストレーションにおいて、180Kまで冷却できることを明らかにし、従来の分解能に比して10分の1程度まで向上できる手法を開発した。

論文

Development of an isotope analysis method based on diode laser absorption spectroscopy using an arc-jet plasma wind tunnel

桑原 彬; 相羽 祇亮*; 南川 卓也; 松井 信*

Journal of Analytical Atomic Spectrometry, 33(5), p.893 - 896, 2018/05

 被引用回数:1 パーセンタイル:47.42(Chemistry, Analytical)

原子力施設の安全な運転及び保守管理において、核燃料または放射性廃棄物の同位体組成は、把握しなければならない重要な要素である。本研究においては、試料の前処理及びメンテナンスを要しない迅速分析を目的として、アークプラズマ風洞と半導体レーザー吸収分光法を基盤とした同位体分析法を開発した。主流として用いたアルゴンの吸収ライン(826.45nm)を用いて、超音速ノズル上流及び下流の温度を計測した。また、キセノンガスを分析試料として、キセノン原子の準安定状態からの吸収ライン(823.16nm)を用いて、開発した分析法の精度及び検出感度を明らかにした。

口頭

半導体レーザーを用いた同位体分析における圧力広がりの影響

桑原 彬; 相羽 祇亮*; 松井 信*; 南川 卓也

no journal, , 

プラズマ分光分析では、一般的に溶液の気化に伴う膨張に対してプラズマを維持するため、1kW程度の電力を投入し大気圧プラズマを生成する必要がある。大気圧プラズマは、温度に起因したドップラー広がりと圧力に起因した圧力広がりにより、室温のスペクトル幅から約5倍広がり、同位体スペクトルが重畳されてしまう。そこで、本研究では、高圧プラズマにおいて、スペクトル幅に与える圧力広がりの影響を検討したので結果を報告する。

口頭

アークジェットプラズマを用いたレーザー分光分析の特性評価

桑原 彬; 相羽 祇亮*; 南川 卓也; 松井 信*

no journal, , 

従来の同位体分析では、質量分析装置が広く用いられているが、同重体干渉を回避するため、複雑な前処理により妨害元素を取り除いたクリーンな試料を装置内に導入する必要がある。近年では、レーザーアブレーションを用いたレーザー分光法が開発されてきたが、プルームの高温高圧環境によって同位体スペクトルが干渉してしまうことや質量数による運動速度の差から高時間分解が求められるなどの課題があり、確立されていない。そこで、本研究では、元素毎の高い波長選択性を利用するレーザー分光により、前処理を省略した直接分析を実現するため、試料のプラズマ化のための高温部と同位体識別のための低温部を同時に達成し得る超音速プラズマ風洞を用いた同位体分光分析法を開発した。本発表においては、プラズマ風洞の熱的特性の評価結果及びキセノンガスを用いた分析法の妥当性評価結果について報告する。

口頭

Development of isotope analytical method based on diode laser absorption spectroscopy using arc-jet plasma wind tunnel

桑原 彬; 相羽 祇亮*; 南川 卓也; 松井 信*

no journal, , 

For radioactive waste analysis, we have developed the direct isotope analytical method without sample preparations which is based on laser absorption spectroscopy. A plasma wind tunnel has a high temperature section for sample atomization and a low temperature section for spectroscopic measurement.

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