レーザアブレーションプラズマを用いた自然水の現場成分分析手法に関する研究

• 研究課題/領域番号: 25709084
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 一部基金
• 研究分野: 船舶海洋工学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: ソーントン ブレア 東京大学, 生産技術研究所, 特任准教授 (60526789)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 24,960千円 (直接経費: 19,200千円、間接経費: 5,760千円); 2015年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円); 2014年度: 8,190千円 (直接経費: 6,300千円、間接経費: 1,890千円); 2013年度: 9,360千円 (直接経費: 7,200千円、間接経費: 2,160千円)
• キーワード: レーザー誘起破壊分光 / 自然水 / 化学分析 / 分光分析 / LIBS / 海 / 海水 / 熱水 / 海水他元素分析 / プラズマ発光 / レーザ / レーザ誘起破壊分光法 / 液体の化学分析 / 元素分析 / プラズマ / 海洋調査 / 資源調査 / 環境調査

研究成果の概要

本研究では、湖、海、川などの水に含まれる成分を、その場で計測する化学分析技術を開発している。開発した、レーザー誘起破壊分光では、高出力のレーザーを液中に照射し、プラズマを生成する。プラズマの光の波長を分析することによって、含まれている元素成分をリアルタイムに知ることができる。本研究では、このような計測が、自然界に存在する高圧（数100気圧）、高温（数100度）の極限環境でも適応可能であることを実証した。さらに、照射するレーザーのショットごとのエネルギー、また、発生するプラズマの光量を時系列で計測することによって、本研究で開発した手法によるその場計測の高精度化を図ることができた。

研究成果

• [雑誌論文] A calibration-free approach for on-site multi-element analysis of metal ions in aqueous solutions by electrodeposition-assisted underwater laser-induced breakdown spectroscopy (2016)
  • 著者名/発表者名: Ayumu Matsumoto, Ayaka Tamura, Ryo Koda, Kazuhiro Fukami, Yukio H. Ogata, Naoya Nishi, Blair Thornton, Tetsuo Sakka
  • 雑誌名: Spectrochimica Acta Part B: Atomic Spectroscopy 巻: 118 ページ: 45-55
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] On site Quantitative Elemental Analysis of Metal Ions in Aqueous Solutions by Laser-Induced Breakdown Spectroscopy Combined with Electrodeposition under Controlled Potential (2015)
  • 著者名/発表者名: Ayumu Matsumoto, Ayaka Tamura, Ryo Koda, Kazuhiro Fukami, Yukio Ogata, Naoya Nishi, Blair Thornton, Tetsuo Sakka
  • 雑誌名: Analytical Chemistry 巻: 87 ページ: 1655-1661
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Development of a deep-sea Laser-induced breakdown spectrometer for in situ multi-element chemical analysis (2015)
  • 著者名/発表者名: Thornton, B., Takahashi, T., Sato, T., Sakka, T., Tamura, A., Matsumoto, A., Nozaki, T., Ohki, T. and Ohki, K.
  • 雑誌名: Deep-Sea Research Part I 巻: 95 ページ: 20-36
  • DOI: 10.1016/j.dsr.2014.10.006
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Long-Duration Nanosecond Single Pulse Lasers for Observation of Spectra from Bulk Liquids at High Hydrostatic Pressures (2014)
  • 著者名/発表者名: Blair Thornton, Tetsuo Sakka, Tatsuya Masamura, Ayaka Tamura, Tomoko Takahashi, Ayumu Matsumoto
  • 雑誌名: Spectrochimica Acta Part B 巻: TBD
  • 査読あり
• [学会発表] Deep-Sea Laser-Induced Breakdown Spectroscopy and its Application to Hydrothermal Mineral Surveys in the Okinawa Trough (2016)
  • 著者名/発表者名: Blair Thornton, Tomoko Takahashi, Takumi Sato, Tetsuo Sakka, Toshihiko Ohki, Koichi Ohki
  • 学会等名: In Proc. Ocean Sciences Meeting 2016
  • 発表場所: New Orleans, US
  • 年月日: 2016-02-23
• [学会発表] Application of Laser-Induced Breakdown Spectroscopy for In-situ Measurement of Metal Grade for Seafloor Mineral Processing (2015)
  • 著者名/発表者名: Yasuharu Nakajima, Blair Thornton, Takumi Sato
  • 学会等名: In Proc. Oceans 2015
  • 発表場所: Washington, US
  • 年月日: 2015-10-19
• [学会発表] Quantitative Elemental Analysis of Trace Metal Ions in Aqueous Solutions by Underwater LIBS Combined with Pre-concentration by Electrodeposition (2015)
  • 著者名/発表者名: Tetsuo Sakka, Ayumu Matsumoto, Ayaka Tamura, Ryo Koda, Kazuhiro Fukami, Yukio H. Ogata, Naoya Nishi, Blair Thornton
  • 学会等名: ASLIBS 2015, China
  • 発表場所: Wuhan, China
  • 年月日: 2015-06-24
• [学会発表] Towards real-time quantification of seawater composition using laser-induced breakdown spectroscopy’ (2015)
  • 著者名/発表者名: Takumi Sato, Blair Thornton, Tomoko Takahashi, Tetsuo Sakka, Toshihiko Ohki, Koichi Ohki
  • 学会等名: In Proc. Oceans 2015
  • 発表場所: Genoa, Italy
  • 年月日: 2015-05-18
• [備考] Ocean Perception Laboratory
• [備考] 研究室ホームページ
• [備考] 深海底レーザ誘起破壊分光法に関する研究
  • URL: http://ocean.iis.u-tokyo.ac.jp/ja/research/laser_induced.html
• [産業財産権] Chemical analysis device (2016)
  • 発明者名: Thornton, Sakka, Ohki
  • 権利者名: Thornton, Sakka, Ohki
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2016-02-23
  • 取得年月日: 2016-04-18
  • 外国