レーザー誘起ブレークダウン分光法（LIBS）は、レーザーアブレーションと原子発光分光法に基づいた元素分析技術です。これは微小破壊検出法であり、検出プロセスはレーザーアブレーション、プラズマ冷却・発光、スペクトル検出の3つのステップに分かれています。LIBSは、その誕生以来、迅速なリアルタイム分析、複数元素の同時検出、非接触検出、幅広い適用性、高感度・高精度、携帯性といった独自の利点から、広く研究・応用されています。

現在、従来のLIBSアプリケーションでは、 YAGレーザーフェムト秒/ピコ秒超短パルスレーザー、二酸化炭素レーザーなど。それぞれに長所と短所がある。 エルビウムガラスレーザー LIBSアプリケーションの潜在的な方向性をいくつか示している。

エルビウムガラスレーザーの特性：

エルビウムガラスレーザーは、人間の目に安全な波長である1535nmの中赤外光を発します。中程度のエネルギー（mJレベル）と低い繰り返し周波数（1～10Hz）の用途に適しており、高い単一パルスエネルギーを必要とするLIBS検出にも適しています。ただし、熱伝導率が比較的低いため、高い連続動作電力を維持することは困難ですが、放熱を最適化することでパルス動作の要件を満たすことができます。

潜在的な利点：

（１）特定物質の検出能力の向上

有機材料、プラスチック、水素含有化合物などは、1535nm付近で強い吸収を示す。エルビウムガラスレーザーを光源として使用することで、プラズマ励起効率を高め、信号強度を向上させることができる。

中赤外線波長は、金属やその他の導電性材料の表面反射を低減し、マトリックス効果を抑制し、分析の安定性を向上させる可能性がある。

（２）眼の安全性と携帯性

厳重な保護は不要で、開放的な環境（鉱山、環境モニタリングなど、現場や工業地帯など）に適しています。

エルビウムガラスレーザーは、コンパクトな構造と小型サイズを備えているため、携帯型LIBS装置の開発に適している。

（３）試料損傷の軽減

熱に弱い試料（生体組織、文化遺物など）に対するアブレーション閾値は低く、損傷を軽減できるため、文化遺産や生物医学分析に適している。

課題と限界：

（１）プラズマ励起効率：エルビウムガラスレーザーの波長は、紫外線／可視光よりも特定の元素（特にイオン化エネルギーの高い元素）をイオン化するのが困難な場合があり、実験パラメータ（パルス幅、集束条件など）を最適化する必要があります。

（２）スペクトル干渉：エルビウムガラスレーザーの励起により、より強い連続的なバックグラウンド放射が発生する可能性があり、遅延検出またはスペクトルフィルタリングによって抑制する必要があります。

今後の研究の方向性：

（１）デュアルビームLIBSシステム：エルビウムガラスレーザー（前処理／アブレーション）とNd:YAGレーザー（プラズマ励起）を組み合わせて、それぞれの利点を活用します。

（２）新しい検出器の開発：信号対雑音比を向上させるために、中赤外線帯域に適合した高感度検出器。

（３）材料固有の用途：有機材料、水分を含むサンプル、または特定の工業材料（ポリマー、石炭など）向けの特別なLIBSソリューション。

アプリケーションシナリオの見通し：

（１）安全性が重視される分野：航空宇宙分野など、眼の安全性が求められる分野における現場検出。

（２）生物学的・環境的試料：水や有機成分（土壌中の重金属、植物栄養素など）を含む試料の迅速分析。

（３）小型デバイス：無人航空機や携帯型デバイスに組み込まれ、野外調査や緊急事態の検出に使用されます。

リアルライト当社の1535nm眼安全レーザーには、低エネルギーエルビウムガラスレーザー、高繰り返し周波数エルビウムガラスレーザー、高エネルギーエルビウムガラスレーザーなどがあり、LIBSレーザーアプリケーションの選択に役立ちます。

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