ロングショートダブルパルスを用いたレーザーブレークダウン分光による元素定量分析

鉄鋼プロセス，ボイラなどの様々な産業プロセスにおいて，物質の元素組成をリアルタイムで計測可能な技術が求められている．鉄鋼プロセスでは，鉄鉱石，コークス，石灰石などを原料として，鋼板などを製造する過程で各プロセス中の成分組成を計測することが求められ，溶融金属の組成などをリアルタイム制御することなどが重要となる．しかし，現在まで，これらの産業プロセスで元素組成をリアルタイムで計測可能な技術や装置は実用化されていない．レーザーを用いた非接触，リアルタイム計測方法として，レーザー誘起ブレークダウン分光法(Laser Induced Breakdown Spectroscopy，LIBS)がある．本研究では，LIBSを用いた元素組成の定量計測を目的に，ロング・ショートダブルパルスLIBSの開発を行った．本手法を鋼材中のマンガン及び炭素計測に適用し，計測の安定性，定量性に優れた特性を有することを実証した．

The understanding of the controlling factors is becoming more important to improve the efficiency of industrial systems including steel-making processes, boilers and so on. Laser diagnostics such as laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS) makes it possible to monitor these parameters due to their fast response, high sensitivity, and non-contact features. In this study, a new collinear long and short double pulse LIBS method was developed to improve the detection ability and the measurement accuracy by the control of the plasma cooling process using the long pulse-width laser radiation. The plasma generated by the short pulse-width laser is stabilized and maintained at high temperature during the plasma cooling process by long pulse-width laser radiation. The method was demonstrated to have better measurement stability and quantitative measurement characteristics for Manganese and Carbon measurement in the steel samples compared to the normal single pulse LIBS method.

著者英表記誤記あり　(誤)Mincho Cui→(正)Minchao Cui