AvaLIBSレーザ誘起破壊分光測定システム

AvaLIBSレーザ誘起破壊分光測定システム固体、液体、気体中の元素に対して迅速な定性定量分析を行うことができる。AvaLIBSのスペクトル解析範囲は200〜1070 nm、光学分解能は0.1 nm（FWHM）であり、検出感度はppm級に達した。

特徴：

• 広いスペクトル、高分解能スペクトル解析（波長範囲200〜1050 nm、光学分解能0.1 nm）
• 迅速定性定量解析
• ppmレベル検出感度
• 応用分野には材料分析、環境モニタリング、地質探査、文化財鑑定などが含まれる

AvaLIBSレーザ誘起破壊分光測定システム動作原理

レーザ誘起プラズマ分光法（LIPS）またはより一般的な呼称レーザ誘起破壊分光法（LIBS）は、パルスレーザを励起源として使用する原子発光分光法である。レーザパルス（典型値10 ns）は被測定物の表面に集束し、被測定材料表面のレーザパワー密度が1 GW/cm 2を超えるようにする。このような高いレーザーパワー密度の作用の下で、被測定材料の表面には数マイクログラムの物質が噴射され、同時に材料の表面には寿命が短いが輝度の高いプラズマが発生し、その瞬間温度は10000℃に達することができる。冷却中、励起状態にある原子とイオンは高エネルギー状態から低エネルギー状態に遷移し、特定の波長を持つ光放射を放出する。プローブシステムは高感度、高解像度、マルチチャネルファイバ分光器AvaSpece-248-Xを用いて測定することができ、各チャネルには2048ピクセルアレイCCDプローブがある。収集された200〜1050 nm幅スペクトルデータは、分析のためにアプリケーションソフトウェアに転送される。

高感度、高分解能、マルチチャネル分光計
AvaLIBSシステムは、単一チャネル、2チャネル、3チャネル、4チャネルまたはマルチチャネル分光計（USB 2.0プラットフォームは10チャネルをサポート可能）を構成することができ、計器ボード上のマイクロプロセッサによって制御され、異なるチャネル間で同期サンプリングを実現することができる。正確な同期データサンプリングは分光計にデータを迅速に読み出すことができるので、分光計の異なるチャネルを用いてパルスレーザ誘起プラズマスペクトルを監視するなど、過渡的なイベントを監視するために使用することができます。また、動的リンクライブラリ（DLL）インタフェースパッケージを提供し、分光計に基づいて二次開発アプリケーションを簡単に作成することができます。

応用分野

1、材料の遠隔無損失分析、定性と識別。

2、危険材料（高温、放射性、化学毒性材料）の遠隔探査と元素分析

3、貯蔵容器の放射能汚染の現場検査（ガラス化された高レベル廃棄物、中間レベル廃棄物）

4、環境中の鋼材に近づきにくい現場成分分析（原子炉圧力容器など）

5、廃棄物回収過程における金属と合金の迅速な鑑別

6、重要な部品の製造と組立過程における金属鑑定。

7、液状金属と合金を過程制御する時のオンライン成分分析（例えば鋼中の炭素、シリコン、リンなどの含有量の測定）

8、液状ガラスのプロセス制御時のオンライン成分分析（鉄、鉛などの含有量の測定）

9、水に浸漬した材料に対して現場識別（例えば、金属、合金、セラミックス、ミネラル、放射性材料など）を行う

10、物体の表面コーティングの深さプロファイル分析と成分分析（例えば、めっき鋼、プラスチックフィルム層、塗料中の重金属など）

11、空気中の微粒子のオンラインモニタリング（煙突排出モニタリングなど）

12、複雑な形状物体の成分分析

AvaLIBS ののレーザ

レーザの選択には、1波長レーザ1064 nmを選択する方法と、2波長出力1064 nm&532 nmを選択する方法の2種類があり得る。パルスエネルギーは50 mJ、100 mJまたは200 mJを選択できます。レーザーの溶解とプラズマの形成はサンプルタイプと関係があるので、異なるサンプルに対して異なるエネルギー要求があります。金属材料には50 mJレーザを用いた。非金属と高OH−材料には、200 mJレーザがより適している。一方、液体試料では、二波長レーザを用いることができ、試料中の酸化物質はプラズマの形成を遅くするので、プラズマの形成を強化するために別の波長のレーザが必要である。

その他の機能
サンプル前処理不要

AvaLIBSは、材料の前処理を必要とせずに材料を直接分析することができます。しかし、サンプル表面に他の物質（例えば酸化物やコーティングされた鋼材）がコーティングされている場合は、レーザーを使用してサンプル表面のコーティングをきれいにしておきます。レーザ除去プロセスの効率は材料の種類及びレーザエネルギーに依存する。また、レーザープラズマによる超音波は、半流体または粘性汚物の除去に非常に良い効果がある。例えば、表面に数センチの厚さのOHスラッジが被覆された金属を分析することができる。

微量元素の定量分析

AvaLIBSは標準化を行った後、鋼材中のクロム、アルミニウム合金中のマグネシウム、ガラス中の鉄、硫酸銅中の銅など、基材中の微量元素を定量分析することができる。標定には同定された試料材料を使用し、この試料材料は被測定材料と同じ基体を持っているが、異なる含有量の被分析元素を含んでいる。分析の際には通常、分析された元素のスペクトル線強度と基材のスペクトル線強度とを比較するいわゆる「内部標準化」のプロセスが採用されており、これによりレーザ光のパルス−パルスエネルギー不一致性によるプラズマ条件の変化が測定結果に与える影響を低減することができる。AvaLIBS測定の感度は、元素とマトリックス材料の結合方法の分析、距離の測定、遠隔測定の必要性など、多くの要素と関係しています。測定結果の正確性は10%より優れ、精度は5%より優れ得る。