Highly sensitive detection of sodium in aqueous solutions using laser-induced breakdown spectroscopy with liquid sheet jets

中西 隆造; 大場 弘則; 佐伯 盛久; 若井田 育夫; 田邉 里枝*; 伊藤 義郎*

Optics Express (Internet), 29(4), p.5205 - 5212, 2021/02

https://doi.org/10.1364/OE.415308

液体ジェットと組み合わせたレーザー誘起ブレークダウン分光法(LIBS)を、水溶液中の微量ナトリウム(Na)の検出に適用した。直径500mの液体円筒ジェットと厚さ20mの液体シートジェットの2種類の液体ジェットの感度を比較した。液体シートジェットは、円筒形ジェットと比較して、レーザー照射面からの飛沫を効果的に低減し、長寿命の発光プラズマを生成した。Naの検出限界(LOD)は、シートジェットで0.57g/L、円筒ジェットで10.5g/Lと決定された。シートジェットで得られたLODは、市販の誘導結合プラズマ発光分析計で得られたLODと同等であった。

Tungsten impurity density in fusion plasma

仲野 友英; Shumack, A.*; Maggi, C. F.*

Journal of Physics B; Atomic, Molecular and Optical Physics, 2 Pages, 2016/01

原子力機構とユーロヒュージョン(オランダ基礎エネルギー研究所、マックスプランク物理研究所、などからなる研究組織)との共同研究により、ヨーロッパの大型トカマク装置JETの高温プラズマ中のタングステンイオン密度を決定することに成功した。改良型X線分光器で測定されたスペクトルを原子構造計算プログラムFACによって解析した。この解析により45価及び46価のタングステンイオンと32価のモリブデンイオンのスペクトル線を同定した。さらに、意図的にモリブデンをプラズマに入射することによって、モリブデンイオンのスペクトル線の同定結果を確かめた。これらのタングステンイオン及びモリブデンイオンのスペクトル線の絶対強度からそれらの絶対密度を決定した。

Fundamental and harmonic emission from the rear side of a thin overdense foil irradiated by an intense ultrashort laser pulse

Eidmann, K.*; 河内 哲哉; Marcinkevicius, A.*; Bartlome, R.*; Tsakiris, G.*; Witte, K.*; Teubner, U.*

Physical Review E, 72(3), p.036413_1 - 036413_9, 2005/09

https://doi.org/10.1103/PhysRevE.72.036413

固体ターゲットを用いた高次高調波発生の基礎過程を明らかにするために、パルス幅150fsの超高強度チタンサファイアレーザーを照射したアルミニウムフォイルターゲット裏面からの発光を詳細に調べた。実験結果とParticle-in-Cellシミュレーションとの比較により、裏面発光はレーザーの共鳴吸収によってフォイル表面に生成した電子バンチが裏面側の電子の振動を誘起させ、双極子放射を起こすことを明らかにした。

Spectroscopic study of hydrogen particle behavior in attached and detached divertor plasmas of JT-60U

久保 博孝; 竹永 秀信; 澤田 圭司*; 仲野 友英; 小林 進二*; 東島 智; 朝倉 伸幸; 清水 勝宏

Journal of Nuclear Materials, 337-339, p.161 - 165, 2005/03

https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2004.09.039

核融合研究では、ダイバータプラズマ中の水素粒子(水素分子,原子,イオン)の挙動の理解がダイバータを用いた粒子熱制御を確立するうえで必要である。JT-60Uでは、接触及び非接触ダイバータプラズマにおける水素粒子挙動を理解するために、水素原子のバルマー線及び水素分子のFulcher線を観測し、水素分子を考慮した衝突放射モデルと中性粒子輸送コードを用いて解析した。H線の強度測定から、MARFE発生時の非接触ダイバータプラズマでは、水素イオン-電子再結合によって失われるイオン束は、内側ダイバータではダイバータ板に到達するイオン束の約1倍、外側ダイバータでは約0.5倍であると評価された。また、水素分子線強度は接触ダイバータプラズマではダイバータ板から離れるにつれて約1cmの減衰長で小さくなるが、非接触ダイバータプラズマでは減衰長は約4cmであり、非接触ダイバータプラズマでは水素分子がダイバータ領域に深く侵入することが観測された。接触ダイバータプラズマに対しては、観測された水素分子線強度分布は水素分子の衝突放射モデルを用いた中性粒子輸送コードによって再現できた。

Emission rates of CH/CD and C spectral bands for hydrocarbon-loss-events measured in JT-60U divertor plasmas

仲野 友英; 都筑 和泰; 東島 智; 久保 博孝; 朝倉 伸幸

Europhysics Conference Abstracts (CD-ROM), 29C, 4 Pages, 2005/00

http://epsppd.epfl.ch/Tarragona/pdf/P5_007.pdf

CH, CD及びCHが解離,電離及び輸送により損失するまでにCH及びCスペクトルバンド光を放出する確率をJT-60Uのダイバータプラズマを用いて計測した。取得されたデータは化学スパッタリングによって発生する炭化水素の発生量を分光計測により評価するために用いられる。1つのCH光子放出に対するCHの損失事象の回数は電子温度30eVから70eVの範囲でおよそ200であった。CDに対しても同様の計測を行ったところ、CHと有意な差は観測されなかった。また、CH光子及びC光子放出に対するCHの損失事象の回数はそれぞれ200-300及び600-1800であり、CHとCスペクトルバンド光の強度比は3-6であった。化学スパッタリングによって発生する炭化水素のうちCHのみによってCスペクトルバンドが放出されると仮定すると、求めたCHとCの強度比からCHに由来するCHスペクトルバンド光の強度を求められる。その強度は観測されたCHスペクトルバンド光強度を超える強度となった。この結果は、CHは化学スパッタリングによって発生する炭化水素のうち少数でありCHとCの強度比の小さな炭化水素(CHなど)が多数を占めることを示唆する。

Population kinetics of lithiumlike and berylliumlike ions in low temperature dense recombining plasma

河内 哲哉

Physical Review E, 67(1), p.016409_1 - 016409_8, 2003/01

https://doi.org/10.1103/PhysRevE.67.016409

低温高密度の再結合プラズマは、多価イオンと中性原子との間の荷電交換反応などを組み合わせることにより、効率の良い新方式X線レーザーの媒質になる可能性がある。この方法の発生利得機構及び予測される利得係数の定量評価を行うためには、まず最初に、急速に再結合しつつある多価イオンの励起状態占有密度(ポピュレーション)の時間発展についての知見を持つ必要がある。具体的には励起状態ポピュレーションが準定常状態近似で記述できるようになる時定数や、再結合によって生じた励起状態間の衝突輻射脱励起過程によるポピュレーションの流れなどを明らかにすることが重要である。そこで、本論文では、リチウム様イオンの一電子励起状態とベリリウム様イオンの一電子及び二電子励起状態を取り扱った、時間依存の衝突輻射モデルを構築した。このモデルを用いて、実際に与えられたプラズマ条件下での準定常近似の成立までに要する時間及びポピュレーションの流れの定量評価を行った。計算結果から、二電子励起状態を含んだ系の準定常近似が成立するまでの時定数は、リチウム様イオンのみの系の場合に比べて4桁遅くなることを明らかにした。これは、各励起状態が二電子励起状態を通じて一価低いイオンと密接に結びつくために、励起状態ポピュレーション生成の時定数がイオン生成の時定数に影響を受けることによる。また、励起状態間のポピュレーションの流れを明らかにすることで、ヘリウム様イオンからリチウム様イオンへの実効的な再結合速度係数を明らかにした。

Gain saturation of nickel-like silver and tin X-ray lasers by use of a tabletop pumping laser system

河内 哲哉; 加道 雅孝; 田中 桃子; 佐々木 明; 長谷川 登; Kilpio, A.*; 難波 慎一; 永島 圭介; Lu, P.; 高橋 謙次郎; et al.

Physical Review A, 66(3), p.033815_1 - 033815_7, 2002/09

https://doi.org/10.1103/PhysRevA.66.033815

銀及び錫のスラブターゲットに線集光したCPAガラスレーザー光(時間幅4ピコ秒のプリパルスと加熱パルス。パルス間隔1.2ナノ秒)を照射した。本実験ではレーザーの集光光学系に階段ミラーを導入することにより励起光を疑似進行波とし、それにより波長13.9nmと12.0nmの過渡励起電子衝突レーザーにおいて飽和増幅を達成した。利得係数は銀レーザーで35 [1/cm],錫レーザーで30[1/cm]であった。入力エネルギーは各々12J及び14Jであり、小型励起光源を用いた過渡励起電子衝突レーザーとしては最短波長での飽和増幅である。実験的に評価した飽和強度と理論計算による予測との比較から、X線レーザーの線幅としてイオン温度に起因する不均一拡がりと、レーザー準位の衝突励起脱励起に起因する衝突拡がりの両方が、ニッケル様イオンレーザーの場合には重要であることを見い出した。流体コードと衝突輻射モデルを組み合わせた計算に、この線幅の効果を取り入れることにより、実験的に観測されたレーザー線利得の発生位置及びその利得係数の大きさをほぼ再現することができた。

Divertor impurity monitor for the international thermonuclear experimental reactor

杉江 達夫; 小川 宏明; 勝沼 淳*; 丸尾 光正*; 海老沢 克之*; 安東 俊郎; 北 好夫*; 河西 敏; 西谷 健夫

Review of Scientific Instruments, 70(1), p.351 - 354, 1999/01

https://doi.org/10.1063/1.1149340

本システムは、ダイバータ部での不純物粒子の同定と粒子流入束の二次元測定をおもな目的としており、プラズマ制御に欠かせない計測システムの一つである。200nmから1000nmの広い波長領域の光を分光計測する。ここでは、おもにシステムの概念設計、光学設計、及び機械設計の結果について述べる。システムは、目的の異なった三種類の分光器で構成される。(1)不純物の種類をモニターする分光器、(2)粒子束の空間分布を高速測定する分光器、それと(3)イオン温度及び粒子の運動エネルギーを測定する高分散分光器である。二次元測定はダイバータカセット内部にモリブデン製ミラーを設置し、互いに交差する視野で行う。また、光線追跡による解析を駆使して光学系の最適化を行い、ダイバータ全域において約10mmの空間分解能を可能とした。その他、ダイバータでの発光スペクトル線の強度を推定し、測定限界の評価等を行った。

Proceedings of the 6th International Symposium on Advanced Nuclear Energy Research; Innovative Laser Technologies in Nuclear Energy

編集ワーキンググループ

JAERI-Conf 95-005, 1035 Pages, 1995/03

JAERI-Conf-95-005.pdf:37.2MB

第6回原子力先端研究国際シンポジウムは「レーザーの開く原子力技術」をテーマとして開催された。会議は特別講演3件、招待講演33件、ポスター82件、ならびにパネル討論1件を含み、(1)レーザー基礎科学、(2)レーザー開発、(3)レーザー加工、(4)レーザー光反応の4つのセッションから成っていた。

Studies on surface chemical states of some metals and ceramics bombarded with energetic light-ion

馬場 祐治

JAERI 1304, 76 Pages, 1987/02

JAERI-1304.pdf:3.1MB

keVオーダーの軽イオン衝撃した金属およびセラミックスの表面化学状態変化およびその機構を、XPS,AES.SIMSにより解析した。H衝撃したSc,Ti,V,Y,Zr,NbではXPSスペクトルの内殻ケミカルシフトおよび価電子帯領域のMetal-Hピークにより水素化物の形成が認められた。得られた水素化物層は熱化学的に合成した水素化物に比べ、より高温まで安定である。一方、H衝撃したSiC,SiN,SiO表面はそれぞれ炭素、ケイ素、ケイ素過剰となる。またH,D,He衝撃によりTiC,TiN,TiO表面はチタン過剰となる。重照射下におけるにTiC表面のC/Ti比およびSIMSスペクトルのTi/C比の入射エネルギー依存性は、チタンおよびグラファイトのスバッター収率の比と対応することから組成変化は構成元素のスパッターに帰因することが明らかになった。