Trends of Direct Monitoring of Combustion Gas and Trace Elements by Laser Spectroscopy

レーザーを用いた分光分析技術は,オンサイト分析, オンライン分析,迅速分析,in-situ分析,直接分析等の 実現に大きく寄与するポテンシャルを持つ分析技術の一 つである.昨今の環境保全への関心や産業界における品 質管理の要求レベルの拡大がこれらの新しい分析に関す る需要を高めており,さらなる技術の進歩を促してい る.また,レーザー,分光器,検出器等の分光機器の発 達および低価格化もレーザーを用いた分光分析技術の開 発促進と普及に大きく貢献している.そのような分析技 術の一つとして,レーザー誘起プラズマ分光(Laser induced breakdown spectroscopy: LIBS)が あ る.LIBSと は,測定対象元素を含む微小体積中にレ-ザー光を集光 し,レ-ザー誘起プラズマを発生させることによって, そのプラズマ中に含まれる原子を励起させる.その固有 の励起発光を分光分析することによってプラズマ中の元 素を特定することができる.LIBSには,(1)固定波長 レーザー光源によって異なる原子種の同時測定が可能で ある,(2)試験体積内にある分析対象元素の大半が解 離・励起するのに十分なレーザーパルスエネルギーの投 入を前提にするので各元素の化合形態を考慮する必要が ない,等の特長がある.固体試料のLIBSによる分析で は,測定環境(温度・圧力・雰囲気ガス)を固定すること が可能であり,シグナル強度の再現性が高いため,検量 線法による定量分析において十分な精度が得られる.一 方,ガス中成分の直接分析の場合,測定環境自体が測定 対象のマトリックスとして変動し,レーザー誘起プラズ マ自体がその変動の影響をうけるため,シグナル強度の 測定精度向上には様々な困難がともなう.しかし, LIBSはシステムが単純で比較的安価であり,また柔軟 性やリモートセンシングへの発展性が高いなど,上述の 短所を補って余りある特長を持つ.そこで,本報告で は,LIBSに焦点をあてて,その燃焼ガス中微量成分等 の直接測定,または燃焼プロセスの関連物質の組成分析 等に関する最近のLIBS適用の事例について概説する.