レーザーブレイクダウン分光法による水中微粒子成分迅速測定装置の開発

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本研究は、レーザー誘起ブレイクダウン分光法(LIBS)を応用して、多元素を同時に迅速に定量する方法の開発目的とした。これは、高強度のレーザー光パルスを試料水に集光することによって、レーザー誘起ブレイクダウンを生じさせ、その際発生するプラズマからの発光スペクトルを測定、微粒子を構成する元素特有の発光線の強度から、その濃度を求めるものである。検出限界濃度を下げるには、2つのレーザーパルスを連続して照射する方法が有効である。そこで2つのレーザーパルスを連続して照射するLIBS測定システムを開発し、測定条件の最適化を図るとともに、検出限界濃度を下げるうえでの有効性を検証した。レーザー照射部を特殊なノズル状とすること、およびスペクトルの測定をレーザー光パルスとタイミングをずらして行うことにより、懸濁鉄濃度を20ppb以下まで定量することに成功した。この測定に要した時間は我々の用いたシステムでは、100秒であった。本方法の特色は、微粒子状かつ極微量の懸濁物質の定量を多成分同時に行えるところにある。微粒子状の物質の定量は通常は困難であり、酸などで溶解しイオンとするといった前処理を施してから、一般の微量分析法(原子吸光法、比色分析法など)で定量する方法がとられている。しかしこのような方法は分析に時間がかかるため、on-line化は困難であり、迅速なモニタリングの方法が必要とされていた。我々は、鉄とシリカの同時定量を試み、それぞれを独立に定量することが可能であることを検証した。検出限界はシリカではppmオーダーであった。