プラズマの空間的不均一性理解による液中レーザー誘起ブレークダウン分光法の精度向上

通过了解等离子体的空间异质性提高液体中激光诱导击穿光谱的准确性

• 批准号: 14J02461
• 负责人: 松本 歩
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2014
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2014-04-25 至 2016-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14J02461/
• 关键词: レーザー誘起ブレークダウン分光法; レーザーアブレーション; 液相レーザーアブレーション; レーザープラズマ; 定量分析; 多元素同時分析; 溶存種; キャビテーションバブル; 電解析出; 高感度分析

液中レーザー誘起ブレークダウン分光法における定量分析の精度向上を目的として、以下の課題に取り組んだ。1. 液中レーザーアブレーションで生成する気泡内のプラズマに溶存種が輸送されるメカニズムを検討した。LiCl + NaCl水溶液中でCuターゲットのアブレーションを行い、発光スペクトルからプラズマ中のアブレーション放出種（Cu）と溶存種（Li、Na）の原子密度を評価した。その結果、プラズマ中のLiとNaの密度比は溶液中の濃度比と一致すること、プラズマ中の溶存種の密度は溶液中の濃度に比例して増加すること、プラズマ中の放出種と溶存種の密度に強い相関があることがわかった。2. 液中レーザーアブレーションにおいて、ターゲットの組成比とプラズマ中の原子密度比に違いが生じる要因について検討した。水中Cu-Zn皮膜のアブレーションを行い、スペクトルからプラズマ中の放出種（Cu、Zn）の原子とイオンの密度比を求めた。また、レーザービーム透過法により測定した気泡の挙動から気泡内の酸素濃度を推定し、Cu原子とCuO分子の密度比を計算した。その結果、スペクトル測定時は、放出種のイオン化および酸化によってプラズマ中の原子密度比が大きく変化しないことがわかった。一方、ビーム形状がトップハット型のレーザーを使ってアブレーションを行うと、プラズマ中の原子密度比がターゲットの組成比とほぼ一致することがわかった。3. プラズマ中の異なる原子の励起温度を比較するために、空気中および水中でCu-Zn合金のアブレーションを行い、スペクトルからCu、Znそれぞれの温度を求めた。その結果、空気中と比べて水中では、CuとZnの温度差が小さいこと、短い時間でCuとZnの温度が一致することがわかった。これらの結果は、アブレーション現象の解明に重要な知見を与えると同時に、定量分析の精度向上のための指針を与えるものである。

To improve the accuracy of quantitative analysis by spectrophotometry, the following topics were selected. 1. The solution in the solution is stored in the solution and transported to the solution. The atomic density of Cu and dissolved species (Li, Na) in aqueous LiCl + NaCl solution was evaluated. As a result, the density ratio of Li and Na in the solution is consistent with the concentration ratio in the solution. The density ratio of dissolved species in the solution increases. The density of dissolved species in the solution is strongly correlated with the concentration ratio in the solution. 2. The composition ratio and atomic density ratio in the liquid phase are mainly due to the chemical reaction. The atomic density ratio of Cu and Zn in Cu-Zn film can be calculated. The concentration of acid in the bubble was estimated by the transmission method, and the density ratio of Cu atom to CuO molecule was calculated. The atomic density ratio of the emission species is increased when the emission species is determined. The atomic density ratio in the sample is the same as that in the sample. 3. The excitation temperature of Cu-Zn alloy in air and water is compared. The temperature of Cu-Zn alloy in air and water is calculated. As a result, the temperature difference between Cu and Zn in air is smaller than that in water, and the temperature difference between Cu and Zn is smaller than that in water. The results of this study are as follows: (1) the important knowledge of the phenomenon of "" and (2) the accuracy of quantitative analysis.

项目成果

Direct interaction between laser and plasma as evidenced by fast imaging during the pulse

脉冲期间的快速成像证明了激光和等离子体之间的直接相互作用

• 发表时间: 2015
• 作者: Tetsuo Sakka;Ayaka Tamura;Ayumu Matsumoto;Kazuhiro Fukami;Ken-ichi Amano;Naoya Nishi
• 通讯作者: Naoya Nishi

Transfer of the Species Dissolved in a Liquid into Laser Ablation Plasma: An Approach Using Emission Spectroscopy

• DOI: 10.1021/acs.jpcc.5b07769
• 发表时间: 2015-11
• 期刊: Journal of Physical Chemistry C
• 影响因子: 3.7
• 作者: Ayumu Matsumoto;A. Tamura;Takaya Honda;Tsuyoshi Hirota;Kazuya Kobayashi;Seiji Katakura;Naoya Nishi-Naoya-Ni

Effects of pulse duration on overall temporal behavior of the bubble produced by nanosecond laser ablation in water

脉冲持续时间对水中纳秒激光烧蚀产生的气泡整体时间行为的影响

• 发表时间: 2015
• 作者: Ayumu Matsumoto;Ayaka Tamura;Atsushi Kawasaki;Takaya Honda;Peter Gregorcic;Naoya Nishi;Ken-ichi Amano;Tetsuo Sakka
• 通讯作者: Tetsuo Sakka

レーザー誘起ブレークダウン分光法におけるアブレーション放出種の化学量論性

激光诱导击穿光谱中烧蚀发射物质的化学计量

• 发表时间: 2014
• 作者: 久保津堅太;松本 歩;田村文香;川崎 惇;西 直哉;深見一弘;Blair Thornton;作花哲夫
• 通讯作者: 作花哲夫

Quantitative multi-element analysis of heavy metal ions in an aqueous solution by electrodeposition-assisted underwater laser-induced breakdown spectroscopy

电沉积辅助水下激光诱导击穿光谱法对水溶液中重金属离子进行多元素定量分析

• 发表时间: 2015
• 作者: Ayumu Matsumoto;Ayaka Tamura;Kazuhiro Fukami;Naoya Nishi;Ken-ichi Amano;Tomoko Takahashi;Takumi Sato;Blair Thornton;Tetsuo Sakka
• 通讯作者: Tetsuo Sakka