2019 年度研究成果報告書

金属スクラップ選別へのショート/ロングパルス同軸落射によるレーザープラズマ制御

研究課題

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研究課題/領域番号	17K00620
研究種目	基盤研究(C)
配分区分	基金
応募区分	一般
研究分野	環境材料・リサイクル
研究機関	東北大学
研究代表者	柏倉俊介東北大学, 金属材料研究所, 助教 (10589956)
研究期間 (年度)	2017-04-01 – 2020-03-31
キーワード	DP-LIBS / 高速分別 / 定量分析
研究成果の概要	レーザー誘起ブレークダウン分光法は応答が非常に高速な元素分析法であり、金属スクラップの高速分別を含めて各種産業への応用が期待されている分析手法であるが、レーザー誘起プラズマの生成の不安定性に起因する定量性の低さがこれまで問題視されてきた。そこで本研究ではレーザー誘起プラズマ生成の直前にその生成場の電場や温度を定常的に維持し、かつレーザーアブレーションを支援するもう1つのレーザーを用意し、同軸落射によってその定量性を改善することを試みた。この他にも計算化学を応用した手法である部分的最小二乗法の適用などを試み、これまでの一般的な定量方法である検量線法と比較して定量精度を改善することに成功した。
自由記述の分野	資源循環・リサイクル
研究成果の学術的意義や社会的意義	金属スクラップの最大の輸入国であった中国の第7類スクラップの輸入制限やバーゼル法の改正による小型家電などの不適正混入スクラップの輸出規制強化といったここ数年の影響を受け、金属スクラップの需給は今までにないほど逼迫している。これらの背景において金属スクラップの循環利用を更に推し進めるためにはこれまでの磁力選別に頼る分別では不十分であり、元素ベースの情報を用いて金属スクラップを分別し高付加価値化を推し進める必要があると考えられる。レーザー誘起ブレークダウン分光法の適用は上記目的と極めて相性のよい簡便な手法であり、今後とも研究の継続及び発展が必要であると考えらえる。