液中その場材料表面元素分析のためのレーザープラズマの最適化

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23560023
• 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: 薄膜・表面界面物性
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 作花 哲夫 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10196206)
• 連携研究者: 深見 一弘 京都大学, 大学院工学研究科, 准教授 (60452322)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• キーワード: レーザープラズマ / 水中プラズマ / レーザー誘起ブレークダウン分光法 / キャビテーションバブル / 発光分光

研究概要

水中の固体表面をパルスレーザーで照射したときに生成するプラズマの発光分光法による水中固体表面のその場元素分析では、明瞭な原子発光線を安定的に得ることが困難である。本研究では照射レーザーの時間プロフィールの違いがプラズマとキャビテーションバブルにおよぼす影響に着目し、より明瞭な原子発光線スペクトルが得られるような照射条件および発光スペクトル検出方法を探索すると同時に、そのような条件のレーザーを照射した場合に明瞭な原子発光線が得られる理由をプラズマ形成メカニズムの観点から解明した。

研究成果

• [雑誌論文] Effects of pulse width on nascent laser-induced bubbles for underwater laser-induced breakdown spectroscopy (2014)
  • 著者名/発表者名: Tetsuo Sakka, Ayaka Tamura, Ayumu Matsumoto, Kazuhiro Fukami, Naoya Nishi, Blair Thornton
  • 雑誌名: Spectrochimica Acta Part B : Atomic Spectroscopy 巻: vol.97 ページ: 94–98
  • DOI: 10.1016/j.sab.2014.05.009
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spectroscopic measurements of solids immersed in water at high pressure using a long-duration nanosecond laser pulse (2013)
  • 著者名/発表者名: Blair Thornton, Tetsuo Sakka, Tomoko Takahashi, Ayaka Tamura, Tatsuya Masamura, Ayumu Matsumoto
  • 雑誌名: Applied Physics Express 巻: vol.6, No. 8 ページ: 082401
  • DOI: 10.7567/APEX.6.082401
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dynamics of cavitation bubbles generated by multi-pulse laser irradiation of a solid target in water (2013)
  • 著者名/発表者名: Ayaka Tamura, Tetsuo Sakka, Kazuhiro Fukami, Yukio H. Ogata
  • 雑誌名: Applied Physics A 巻: vol.112, No. 1 ページ: 209-213
  • DOI: 10.1007/s00339-012-7291-x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Single-pulse underwater laser-induced breakdown spectroscopy with nongated detection scheme (2013)
  • 著者名/発表者名: Ayumu Matsumoto, Ayaka Tamura, Kazuhiro Fukami, Yukio H. Ogata, Tetsuo Sakka
  • 雑誌名: Analytical Chemistry 巻: vol.85, No. 8 ページ: 3807-3811
  • DOI: 10.1021/ac400319v
  • 査読あり
• [雑誌論文] Two-dimensional space-resolved emission spectroscopy of laser ablation plasma in water (2013)
  • 著者名/発表者名: Ayumu Matsumoto, Ayaka Tamura, Kazuhiro Fukami, Yukio H. Ogata, Tetsuo Sakka
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 巻: vol.113, No. 5 ページ: 053302
  • DOI: 10.1063/1.4789968
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synergetic effects of double laser pulses for the formation of mild plasma in water : Toward non-gated underwater laser-induced breakdown spectroscopy (2012)
  • 著者名/発表者名: Tetsuo Sakka, Ayaka Tamura, Takashi Nakajima, Kazuhiro Fukami, Yukio H. Ogata
  • 雑誌名: Journal of Chemical Physics 巻: vol.136, No. 17 ページ: 174201
  • DOI: 10.1063/1.4709391
  • 査読あり
• [学会発表] 水中レーザープラズマの生成とレーザー誘起ブレークダウン分光法によるその場元素分析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 作花哲夫、田村文香、松本歩、西直哉、深見一弘、Blair Thornton
  • 学会等名: 東北大学金属材料研究所ワークショップ―金属材料の高度利用、省資源化、及び循環利用に資する分析・解析技術
  • 発表場所: 東北大学金属材料研究所、仙台
  • 年月日: 20131216-17
• [学会発表] レーザー誘起ブレークダウン分光法による水中その場元素分析における初期気泡とレーザープラズマの観察 (2013)
  • 著者名/発表者名: 田村文香、松本歩、深見一弘、西直哉、作花哲夫
  • 学会等名: 第59回ポーラログラフィーおよび電気分析化学討論会
  • 発表場所: 石垣市民会館、石垣市
  • 年月日: 20131128-1201
• [学会発表] Space-resolved emission spectroscopy of the plasma generated by laser ablation in water (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Matsumoto, A. Tamura, K. Fukami, Y. Ogata, T. Sakka
  • 学会等名: 12th International Conference on Laser Ablation (COLA2013)
  • 発表場所: Ischia, Italy
  • 年月日: 20131006-11
• [学会発表] Optimizing the plasma-in-the-bubble structure for improvement of underwater laser-induced breakdown spectra (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Tamura, A. Matsumoto, K. Fukami, Y. Ogata, N. Nishi, T. Sakka
  • 学会等名: The 7th Euro-Mediterranean Symposium on Laser Induced Breakdown Spectroscopy (EMS-LIBS2013)
  • 発表場所: Bari, Italy
  • 年月日: 20130916-20
• [学会発表] Non-gated underwater LIBS by the combination of long-pulse irradiation and space-resolved emission spectroscopy (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Matsumoto, A. Tamura, K. Fukami, Y. Ogata, N. Nishi, T. Sakka
  • 学会等名: The 7th Euro-Mediterranean Symposium on Laser Induced Breakdown Spectroscopy (EMS-LIBS2013)
  • 発表場所: Bari, Italy
  • 年月日: 20130916-20
• [学会発表] Laser plasma generation in water and application to underwater LIBS (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Sakka, A. Tamura, A. Matsumoto, K. Fukami, Y. H. Ogata, N. Nishi, B. Thornton
  • 学会等名: The 7th Euro-Mediterranean Symposium on Laser Induced Breakdown Spectroscopy (EMS-LIBS2013)
  • 発表場所: Bari, Italy
  • 年月日: 20130916-20
• [学会発表] レーザー誘起ブレイクダウン分光法による水中その場元素分析のための最適なレーザープラズマの検討 (2013)
  • 著者名/発表者名: 田村文香、松本歩、深見一弘、尾形幸生、作花哲夫
  • 学会等名: 第73回分析化学討論会
  • 発表場所: 函館
  • 年月日: 20130518-19
• [学会発表] シングルパルスレーザー照射による液中プラズマのゲート動作なしでの分光分析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 松本歩、田村文香、深見一弘、尾形幸生、作花哲夫
  • 学会等名: 第60回応用物学会春季学術講演会
  • 発表場所: 厚木
  • 年月日: 20130327-30
• [学会発表] 液相レーザーアブレーションプルームの発光スペクトルとその場元素分析への応用 (2012)
  • 著者名/発表者名: 作花哲夫
  • 学会等名: 東京工業大学応用セラミックス研究所共同利用研究ワークショップ「局所高密度励起の化学と応用」
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 20121207-08
• [学会発表] 水中でのレーザープラズマの生成と水中固体表面のその場元素分析への応用 (2012)
  • 著者名/発表者名: 作花哲夫
  • 学会等名: 第14回関西表面技術フォーラム
  • 発表場所: 宇治
  • 年月日: 20121129-30
• [学会発表] Optical emission spectroscopy of laser ablation plasma in water and application to underwater LIBS (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Sakka, A. Tamura, A. Matsumoto, Y. Qin, T. Nakajima, K. Fukami, Y. H. Ogata
  • 学会等名: The 13th Symposium on Advanced Photon Research
  • 発表場所: Kizu, Japan
  • 年月日: 20121115-16
• [学会発表] Low-power multi-pulse laser as an excitation source for underwater laser-induced breakdown spectroscopy (2012)
  • 著者名/発表者名: A. Tamura, A. Matsumoto, T. Sakka, K. Fukami, Y. H. Ogata
  • 学会等名: 7th International Conference on Laser Induced Breakdown Spectroscopy
  • 発表場所: Luxor, Egypt
  • 年月日: 20120929-1004
• [学会発表] Effects of irradiation scheme on underwater LIBS (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Sakka, A. Tamura, A. Matsumoto, K. Fukami, Y. H. Ogata, Y. Qin, T. Nakajima, T. Takahashi, B. Thornton
  • 学会等名: 7th International Conference on Laser Induced Breakdown Spectroscopy
  • 発表場所: Luxor, Egypt
  • 年月日: 20120929-1004
• [学会発表] Effects of irradiation process upon the laser plasma formation in water for in situ LIBS measurement (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Sakka, A. Tamura, A. Matsumoto, K. Fukami, Y. H. Ogata
  • 学会等名: KIFEE International Symposium on Environment, Energy and Materials
  • 発表場所: Trondheim, Norway
  • 年月日: 20120909-12
• [学会発表] Laser-induced breakdown spectroscopy in water by using long-pulse laser ablation (2012)
  • 著者名/発表者名: A. Matsumoto, A. Tamura, T. Sakka, K. Fukami, Y. H. Ogata
  • 学会等名: 2012 ASLO Aquatic Sciences Meeting
  • 発表場所: Ohtsu, Japan
  • 年月日: 20120708-13
• [学会発表] Non-gated underwater laser induced breakdown spectroscopy with double pulse and multi-pulse laser irradiation (2012)
  • 著者名/発表者名: A. Tamura, A. Matsumoto, T. Sakka, K. Fukami, Y. H. Ogata
  • 学会等名: 2012 ASLO Aquatic Sciences Meeting
  • 発表場所: Ohtsu, Japan
  • 年月日: 20120708-13
• [学会発表] Continuum-free emission spectrum measurement without time-gating for underwater laser-induced breakdown spectroscopy (2011)
  • 著者名/発表者名: A. Tamura, T. Sakka, K. Fukami, Y. H. Ogata
  • 学会等名: 11th International Conference on Laser Ablation
  • 発表場所: Playa del Carmen, Mexico
  • 年月日: 20111114-18
• [学会発表] 水中レーザープラズマ発光分光におけるゲート動作なしでの明瞭な原子発光線観測 (2011)
  • 著者名/発表者名: 田村文香、作花哲夫、深見一弘、尾形幸生
  • 学会等名: 第72回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 山形大学、山形市
  • 年月日: 2011-08-31
• [学会発表] 液相レーザーアブレーションプルームの発光スペクトルとその場元素分析への応用 (2011)
  • 著者名/発表者名: 作花哲夫、田村文香、深見一弘、尾形幸生
  • 学会等名: ミニシンポジウム「液相中の固体とレーザー光との相互作用:ナノ材料作製のための基礎から応用」
  • 発表場所: 香川大学幸町キャンパス、高松市
  • 年月日: 2011-06-11
• [学会発表] Application of multipulse microchip laser to in situ under-water laser induced breakdown spectroscopy (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Sakka
  • 学会等名: 9th Eco-Energy and Materials Science and Engineering Symposium
  • 発表場所: Chiang Rai, Thailand
  • 年月日: 2011-05-27
• [学会発表] 水中レーザー誘起ブレークダウン分光法:キャビテーションバブルの制御によるプラズマの最適化
  • 著者名/発表者名: 作花哲夫
  • 学会等名: 先端計測技術の応用展開に関するシンポジウム―鉄鋼、化学工学、エネルギー関連技術への適用技術―
  • 発表場所: 徳島大学
  • 年月日: 00001219-20