Analysis of spectral instability and simultaneous correlation analysis for advanced underwater LIBS

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H02764
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 34020:Analytical chemistry-related
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: Sakka Tetsuo 京都大学, 工学研究科, 教授 (10196206)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 西 直哉 京都大学, 工学研究科, 准教授 (10372567) ; 松本 歩 兵庫県立大学, 工学研究科, 助教 (30781322)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: レーザー誘起ブレークダウン分光法 / 水中LIBS / 原子発光スペクトル / 自己吸収スペクトル / レーザービーム透過プローブ法 / 誤差伝播 / 相関解析 / キャビテーション

Outline of Final Research Achievements

The reason for large pulse-to-pulse variability of the atomic emission spectral intensity in in-situ underwater laser-induced breakdown spectroscopy was studied. As the parameters that are thought to characterize the series of phenomena starting with the pulsed laser irradiation and ending with the spectral measurement, shock wave strength, cavitation bubble size, bubble lifetime, emission spectral line intensity of dissolved species, and that of oxygen atoms originating from water are employed for investigation. By examining the correlation between these parameters and the spectral line intensity of the target atom, we clarified the cause of the variability and proposed a method for improving quantification by normalizing the spectral intensity.

Free Research Field

分光分析化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

水中LIBSは、深海底における資源探査の効率を格段に向上させることができる元素分析法である。本研究の成果を用いることでより精度の高い分析結果を与える水中LIBS装置の開発が可能になる。そのような水中LIBS装置は、海底資源探査だけでなく、多様な水中その場元素分析のニーズに応えることができる。一方本研究は、水中におけるレーザープラズマの生成消滅過程におけるさまざまなパラメータが、それぞれどのように発光スペクトルに寄与するかを調べる方法論を与えており、水中レーザープラズマの物理過程および化学過程を発光スペクトルによって解明する学術的研究に寄与する。