報告書番号

H15016

タイトル（和文）

レーザー誘起ブレイクダウン分光によるがいし付着物質計測技術の開発 ―広い汚損区分を対象とした磁器がいしの塩分付着密度の遠隔計測―

タイトル（英文）

Development of Measurement Technology of Substances Attached on Insulator by Laser-Induced Breakdown Spectroscopy - Remote measurement of salt deposition density on porcelain insulators being effective over a wide contamination range -

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

レーザー誘起ブレイクダウン分光（LIBS）を用いたがいし汚損計測技術の開発を目的とし、磁器がいしを模擬したサンプルに塩分と不溶性物質のとの粉を付着させ、Nd:YAGレーザーの第2高調波を用いたLIBS計測を行った。焦点距離250 mmのレンズでレーザー光をサンプル上に集光した結果、塩分の主たる構成元素であるNaやClのみならず、不溶性物質に由来する元素が計測された。Na (819.48 nm)およびCl (837.59 nm)の発光強度が、SDDが0.008～0.515 mg/cm2おいて単調に増加した。これより、NaとClの発光線を適切に選択することにより、広いダイナミックレンジにおいて高感度の計測が可能であることを示した。また、ClとO (844.64 nm)の発光強度比のSDD依存性が、レーザーエネルギーが10～25 mJまで変化してもほとんど変わらないことを示した。これより、レーザー照射条件の変動に強い検量線が得られる可能性が示された。離隔距離10 mにおける遠隔LIBS計測を行った結果、Na (819.48 nm)の発光強度が、SDDが0.248 mg/cm2まで単調に増加することが示された。これにより、一般汚損地域から超重汚損地域に相当するSDDが遠隔で計測できる可能性が示された。

概要 （英文）

We evaluated the performance of laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS) for the application to the measurement of Salt Deposit Density (SDD) and Non-Soluble Deposit Density (NSDD) of porcelain insulators. A porcelain insulator sample with a glaze deposited with sodium chloride and Tonoko, one of polishing powders, that can simulate NSDD was used as a target. First, the second-harmonic Nd: YAG laser pulses with energy of 10-25 mJ was focused on the sample to produce plasma by a lens with a focal length of 250 mm. The emission spectra of not only Na and Cl but also elements originating from non-soluble substances were measured. The emission intensities of Na (819.48 nm) and Cl (837.59 nm) were monotonically increased with SDD from 0.008 to 0.515 mg/cm2 without clear self-absorption. The dependence of emission intensity ratio of Na (819.48 nm) to O (777.19 nm) and Cl (837.59 nm) to O (844.64 nm) on SDD showed almost the same trend for the laser energy from 10 to 25 mJ. Second, we demonstrated the remote measurement of SDD of the sample with a distance of 10 m from the laser system. The laser pulses with energy of 100 mJ were focused on the sample. The plasma emission was collected by a Newtonian telescope (diameter: 152 mm) coupled with a bundle fiber, and analyzed by a spectrometer and an ICCD camera. Na (819.48 nm) emission intensity was monotonically increased with SDD from 0.008 mg/cm2 to 0.248 mg/cm2. These results show that LIBS is an attractive tool for the remote, multi-elemental and on-site measurement of substances contributing SDD and NSDD of porcelain insulators.

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