| 研究概要 |
減圧下でN_2レ-ザ-のようなパルス幅の短いレ-ザ-光を固体に照射すると特徴あるプラズマが発生し,そのプラズマが発光分光分析の光源として優れていることをこれまでの研究で明らかにしていた。今回は主にTEA CO_2レ-ザ-(500mJ,100ns)を用いて実験を行った。CO_2レ-ザ-を用いる利点としては,エネルギ-が大きく出力の安定性が高いこと,波長が赤外であるため迷光がスペクトル線の測定の妨害にならないことなどである。一方CO_2レ-ザ-は雰囲気ガスを直接プラズマ化しやすいという難点があった。しかしガス圧を1Torr付近まで下げることにより,N_2レ-ザ-の場合と同様な特性を持ったレ-ザ-プラズマが発生することが分かった。精度の高い時間分解分光法を用いて,いろいろのスペクトル線の空間分布を測定した。プラズマの形状がほぼ完全な球対称であることからア-ベル変換が採用でき,スペクトル線の強度をプラズマの中心からの距離の関数として表現することができた。この結果,プラズマは薄い層状構造を持っていることが明瞭に示された。また層状構造の中で中性線とイオン線強度の分布のずれやプラズマの温度についても情報が得られた。このプラズマの先端の位置は時間の0.4棄に比例して移動しており,これは点爆発の場合の衝撃波の理論式と一致している。これらのことよりこの発光プラズマはBlast Waveによって誘起されていることが証明された。このプラズマを用いて実際に発光分光分析の実験も行った。従来のN_2レ-ザ-の場合に比較すると検出感度は一桁以上向上する上に,含有元素の濃度とスペクトル線強度には比例関係があることが実証された。衝撃波プラズマの構造が層状構造を持ったためプラズマ内での自己吸収が生じにくい状況にあり,このような良い分析結果が得られたと考えられる。今後はエキシマ-レ-ザ-を励起光源として発生する衝撃波プラズマの特性や発光分光分析の実験を行う予定である。
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