窒素レーザー励起プラズマによる発光分光分析の研究

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分析母体の主成分の濃度が分っていない試料や、主成分そのものがいくつかの元素から成っている岩石中の鉱物等の分析の場合、従来の内標準法は有効に利用することができない。また岩石等の標準試料は非常に入手し難く、この事がレーザー発光分析法が岩石等の分析に十分利用できない原因の一つになっていた。今回の研究によって、【N_2】レーザーの特徴であるPrimary Plasmaを内標準に用いる方法を提案し、これが非常に有効である事を実証した。まず、Primary plasmaの時間分解発光スペクトルを測定し、プラズマ発生後、約10nsまでは連続スペクトルが観察され、そのスペクトル分布はほとんど試料の種類に依存しないことを確めた。次に、Primary plasmaの強度と試料の消耗料との間に比例関係があることを確認した。さらに、レーザー強度を変化させて、それに伴うPrimary plasmaと分析強度の関係を調べ、同じprimary plasma強度のときは、試料母体の種類によらず分析線強度は試料中の元素の濃度に比例することを見い出した。また、励起エネルギーの異なるZnの2本の発光線強度比からボルツマン分布を仮定してプラズマ温度を測定し、プラズマ温度がprimary plasma強度や試料母体の種類によってどのように変化するかを調べたが、プラズマ温度はこれらに関係なくほぼ一定に保たれている事を明らかにした。これらの事実に裏付けられて、実際にいろいろな試料中のSi,Ni,Fe,W,Sn,Zn,Cu,Pb等の元素について、Primary plasma標準化法による定量分析を行い検量線を作成したところ、高濃度から低濃度まで非常に良い直線関係が成立していることが分かった。さらに、【N_2】レーザーより一桁エネルギーの高いエキシマレーザー(大工試)を用いて分析実験を行ったところ、分析感度が一桁以上増大する事が認められた。本法が分析感度の点からも十分実用性がある事が判明した。今後は岩石中の鉱物の組成分析への応用例をさらに増していく予定である。