近年、レーザー誘起ブレークダウン分光法（LIBS）技術は、その迅速かつ非破壊的な元素分析特性により、工業検査、環境モニタリング、材料科学研究など様々な分野で大きな可能性と幅広い応用展望を示しています。その核心は、高エネルギーレーザーパルスを用いて試料を瞬時に励起してプラズマを生成し、プラズマ発光スペクトルを分析することで材料組成を精密に検出することにあります。LIBSシステムの「心臓部」であるレーザーの性能は、分析精度と作業効率を直接左右します。

LIBS技術入門

LIBS技術は、レーザーと物質の相互作用という基本原理に基づいています。

プラズマ生成：高エネルギーレーザーパルスを集中照射することで、試料表面上のすべての物質が瞬時に蒸発し、高温プラズマが形成される。

スペクトル発光：プラズマ中の原子やイオンは、脱励起過程において特徴的なスペクトルを放出する。

成分分析：分光計は、特性スペクトルを収集・分析することで、元素の特性（すなわち、元素が持つ特性スペクトル線）の定性的および定量的分析を行うことができます。

LIBS技術のもう一つの利点は、複雑な試料前処理が不要で、固体、液体、気体など様々な形態の試料の多元素分析を迅速に行えることです。特に、産業現場におけるオンライン検出や遠隔分析に適しています。

LIBSの幅広い応用

工業材料分析：アルミニウム合金の組成検出、金属スクラップの選別、フィルム材料の組成分析など。

環境モニタリング：土壌中の重金属検出、水域中の汚染物質分析。

研究分野：古代建築材料の分析、古代美術品の分析、深海探査など。

生物医学：血清疾患マーカーの認識とスクリーニング、組織要素分布イメージングなど。

LIBSの応用により、アルミニウムリサイクル業界における廃アルミニウム合金を迅速に選別することができ、資源再利用の効率を大幅に向上させることができます。同時に、Al-In-Sn-Oなどの透明導電膜中の元素比率を分析するための一次データが得られ、それによって光電性能の最適化などが可能になります。

LIBSに使用されるレーザーの特性

LIBSシステムで使用されるレーザーは、安定したプラズマ励起と高品質のスペクトル信号を実現するために、以下の条件を満たす必要があります。

高い単一パルスエネルギー（通常はミリジュールレベル）：高い単一パルスエネルギーにより、試料を効果的に分解することができ、十分な強度のプラズマを生成できます。

短いパルス幅（ナノ秒レベル）：ピーク電力を大幅に増加させるだけでなく、試験対象部品への熱影響を効果的に低減します。高温に敏感な部品を良好に保護することができます。

優れたビーム品質：小さく均一な光点という特徴により、空間分解能が大幅に向上します。

従来のフラッシャー励起レーザーのエネルギーが継続的に増加するにつれて、大型化や低繰り返し周波数といった一連の欠点が顕在化してきた。現在、ダイオード励起固体レーザー（DPSSL）は、そのコンパクトな構造、高効率、安定した動作により、LIBSシステムにとって理想的な選択肢の一つとなっている。

RealLight社のLIBS向けに最適化されたダイオード励起固体レーザー

の PQEシリーズのダイオード励起固体レーザー によって発売されました リアルライト これらはLIBSアプリケーション向けに最適化されており、以下の特徴を備えています。

波長：1064 nm

単一パルスエネルギー：10 mJ

繰り返し周波数：10Hz

パルス幅：3ナノ秒未満

コンパクト設計：非常に小型で、様々なポータブルまたはオンラインLIBSシステムに簡単に統合できます。

レーザーパルスは リアルライト‘s PQEシリーズのダイオード励起固体レーザー 高エネルギーかつ短パルス幅という特長を備えています。プラズマを効果的に励起するだけでなく、バ​​ックグラウンドノイズを大幅に抑制します。ゲートなし検出器と組み合わせることで、高信号対雑音比のスペクトル取得が可能になります。

LIBS技術の継続的な発展に伴い、携帯性、インテリジェンス、商業化に向けて、小型で高性能なレーザーが不可欠となっている。 ダイオード励起固体レーザー 独自に開発された リアルライト LIBSは優れたパラメータ性能と信頼性の高い設計を特長としており、ユーザーに高精度な分析を提供するための中心的な原動力となっています。

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