LIBS の原理: LIBS では、高出力レーザーパルスをサンプルに集束させ、プラズマプルームの生成と特徴的な原子または分子スペクトルの放出を引き起こします。次に、放出された光を分析して、サンプルの元素組成を決定します。LIBS は、レーザー粒子相互作用、プラズマ物理学、光分光法の基本原理に基づいて動作します。

エネルギー分野におけるLIBSの応用

エネルギー分野における LIBS の統合は、その多用途性と潜在的な用途により大きな関心を集めています。LIBS がエネルギー関連の研究や産業に影響を与えている主な分野には次のようなものがあります。

地質サンプルの探査と特性評価: LIBS は地質サンプルの分析に使用され、炭化水素、鉱物、微量元素など、エネルギー探査に関連する元素の特定と定量化に役立ちます。
エネルギー生産における金属および合金の分析: LIBS は、金属および合金の迅速かつ現場での元素分析を促進し、品質管理をサポートし、エネルギー生産プロセスで使用される材料の完全性を保証します。
環境の監視と修復: LIBS は、環境サンプル中の汚染物質を検出および定量化する機能により、エネルギー活動に関連する環境汚染物質の監視と修復を目的とした取り組みに貢献します。
原子力エネルギーの研究と安全性: LIBS テクノロジーは、核物質の分析を可能にするだけでなく、原子力施設の構造的完全性と安全性を評価するための非破壊的方法を提供することにより、原子力エネルギー研究において役割を果たします。

LIBS における光学および光工学の側面

エネルギー関連アプリケーションにおける LIBS の成功は、光学および光工学と密接に絡み合っています。以下の側面は、LIBS テクノロジーの進歩と最適化における光学の重要な役割を強調しています。

レーザーシステムの光学設計: LIBS アプリケーション用のレーザーシステムの開発と最適化には、適切なビーム伝達、集束、エネルギー制御を確保するための複雑な光学設計が必要であり、それによって LIBS 測定のパフォーマンスと精度が向上します。
分光機器: 分光計や検出器などの分光機器の選択と設計は、LIBS 分析の感度、分解能、スペクトル範囲に大きな影響を与え、エネルギー関連研究におけるその有効性を左右します。
光ファイバーの統合: 光ファイバーの統合は、リモートおよび現場での LIBS 測定を可能にする上で極めて重要な役割を果たし、エネルギー探査、生産、および環境モニタリングで遭遇する困難な環境でのサンプルの分析を可能にします。

進歩と今後の方向性

LIBS テクノロジーの継続的な進歩により、その機能がさらに強化され、エネルギー領域内での影響が拡大することが期待されています。いくつかの注目すべき進歩と将来の方向性は次のとおりです。

新しいレーザー源: 超高速レーザーや波長可変レーザーなどの高度なレーザー源の探査により、レーザー誘起プラズマ生成の強化が可能になり、エネルギー関連アプリケーションの LIBS 分析の感度と特異性の向上につながる可能性があります。
小型化とフィールドポータブルシステム: LIBS システムの小型化とフィールドポータブルプラットフォームの開発の取り組みは、LIBS テクノロジーの適用範囲を拡大し、遠隔のエネルギー探査および生産現場でのオンサイトおよびフィールド内分析を可能にすることを目的としています。
データ処理と AI の統合: 高度なデータ処理技術と人工知能 (AI) アルゴリズムの統合により、データ分析と解釈がさらに合理化され、LIBS のエネルギー関連アプリケーションにおけるリアルタイムの意思決定が可能になる可能性があります。
マルチモーダル統合: LIBS をラマン分光法や質量分析などの他の分析技術と組み合わせることで、包括的なマルチモーダル分析の可能性が生まれ、エネルギー関連サンプルから得られる情報の深さと幅が強化されます。

参照: エネルギーにおけるレーザー誘起破壊分光法