レーザーを用いたポリマーがいしの非接触・非破壊劣化診断技術の開発

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レーザー誘起ブレークダウン分光（LIBS）を用いたがいしの非接触・非破壊劣化診断技術の開発に関して、以下の結果を得た。(1)可搬型LIBS装置の開発：実機環境下における現場劣化診断への適用を目的として、可搬型LIBS計測装置を開発した。レーザー照射系と受光系が一体となっており、拡大集光光学系でビーム径を拡大した後、受光系と同軸にレーザー光が照射される。これにより、計測位置が変わってもレーザーと受光系の光軸は一致しているため、安定な計測が可能である。(2)実環境下での現場適用性評価：経年21年の長幹シリコーンゴムがいしを測定試料に用い、実機環境を模擬するため、交流電圧38 kVを印加して計測を行った。また降雨を想定して試料の計測箇所に純水を吹き付けた湿潤状態で計測した。全ての計測条件においてSi（390.55 nm）とAl（396.15 nm）の輝線が観測され、Alに対するSiの発光強度比は、無課電乾燥状態のがいしとほぼ同程度の値を示した。以上のことから、Alに対するSiの発光強度比を指標とした劣化診断が課電時や降雨時においても有効であることが示された。(3)がいし付着塩分計測への適用：がいしの汚染は絶縁性能に影響を与える可能性があるため、汚染状態を定量的に測定することは重要である。がいしの塩分濃度（SDD）の測定に適用するためのLIBSの性能を評価した。測定試料として、人工汚損させた磁器がいしを模した試料を用いた。検量線の主元素としてNa（819.48 nm）、Cl（837.59 nm）の発光線を用い、測定条件の変化を補正するために、K（766.49 nm）、Ca（854.21 nm）、O（777.19 nm）を内部標準とした。Ca、 Kに対する Na、 Clの発光強度比を用いることにより、レーザーエネルギーの違いによる SDD 依存性の違いを補償することができた。