特許ウォッチ

公開番号2025016132
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-31
出願番号2023119201
出願日2023-07-21
発明の名称レーザ装置、元素分析システム、及び元素分析方法
出願人国立研究開発法人日本原子力研究開発機構
代理人弁理士法人武和国際特許事務所
主分類G01N 21/71 20060101AFI20250124BHJP(測定;試験)
要約【課題】レーザ光を用いて対象物に含有する元素を分析する際に、対象物の表面の破壊を抑制し、高精度な元素分析を可能とする。
【解決手段】対象物(M)に対してレーザ光(22)を照射するレーザ照射部(40)を備えたレーザ装置(30)において、レーザ光(22)の照射により対象物(M)から生じる音波(24)を取得する音波取得部(50)を備え、レーザ照射部(40)は、音波取得部(50)にて取得された音波に基づいて所定の焦点位置に制御される、ことを特徴とする。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
対象物に対してレーザ光を照射するレーザ照射部を備えたレーザ装置において、
前記レーザ光の照射により前記対象物から生じる音波を取得する音波取得部を備え、
前記レーザ照射部は、前記音波取得部にて取得された前記音波に基づいて所定の焦点位置に制御される、
ことを特徴とするレーザ装置。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
請求項１に記載のレーザ装置において、
前記レーザ照射部と前記音波取得部とは、隣接して配置される、
ことを特徴とするレーザ装置。
【請求項３】
請求項２に記載のレーザ装置において、
前記レーザ照射部と前記音波取得部とのレーザ光軸に直交する方向における距離ａは、１００ｍｍ以下である、
ことを特徴とするレーザ装置。
【請求項４】
請求項１に記載のレーザ装置において、
前記レーザ照射部による前記レーザ光の照射タイミングと、前記音波取得部による前記音波の取得タイミングとが同期する、
ことを特徴とするレーザ装置。
【請求項５】
請求項１に記載のレーザ装置において、
複数の前記音波取得部を備える、
ことを特徴とするレーザ装置。
【請求項６】
請求項５に記載のレーザ装置において、
複数の前記音波取得部は、レーザ光軸方向から見て前記レーザ照射部の周囲に均等に配置される、
ことを特徴とするレーザ装置。
【請求項７】
請求項１に記載のレーザ装置において、
前記音波取得部が光マイクロフォンである、
ことを特徴とするレーザ装置。
【請求項８】
請求項１に記載のレーザ装置において、
前記レーザ照射部は、前記対象物によるプラズマ発光が不能な所定のパワー密度に設定された前記レーザ光を前記対象物に照射し、
前記音波取得部は、前記所定のパワー密度で照射された前記レーザ光により励起した前記音波を取得する、
ことを特徴とするレーザ装置。
【請求項９】
請求項８に記載のレーザ装置において、
前記対象物が金属材料の場合に、前記所定のパワー密度は、６００ＭＷ／ｃｍ
２
以下に設定される、
ことを特徴とするレーザ装置。
【請求項１０】
対象物に対してレーザ光を照射するレーザ照射部と、
前記レーザ光の照射により前記対象物に含有する元素を分析する分析部と、を備えた元素分析システムにおいて、
前記レーザ光の照射により前記対象物から生じる音波を取得する音波取得部と、
前記音波取得部にて取得された前記音波に基づいて、前記レーザ照射部の焦点位置を決定する焦点位置決定部と、
前記焦点位置決定部により決定された前記焦点位置に前記レーザ照射部を位置合わせする位置調整機構と、を備えた、
ことを特徴とする元素分析システム。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ装置、元素分析システム、及び元素分析方法に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
従来より、レーザ光を用いて対象物に含有する元素を分析する技術が知られている。その一例であるレーザ誘起ブレークダウン分光法（Ｌａｓｅｒ－ＩｎｄｕｃｅｄＢｒｅａｋｄｏｗｎＳｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ：ＬＩＢＳ）は、パルスレーザをサンプルに照射し、発生するプラズマの波長を分光器で分解して、波長ごとの光強度を分析することで含有する元素成分を特定する元素分析手法である。
【０００３】
このＬＩＢＳを用いた分析装置として、例えば特許文献１には、制御装置と、レーザ光源と、レーザ発振器と、レーザ発振用光ファイバと、蛍光検出用光ファイバと、分光器と、蛍光検出器とを有する分析装置が記載されている。
【０００４】
特許文献１に記載の分析装置を用いて溶融物の元素を分析する場合、作業者は、モニタにより溶融物の位置を確認し、レーザ発振用光ファイバの先端部と蛍光検出用光ファイバの先端部の位置を調整すると共に、レーザ発振用光ファイバの先端部から溶融物の表面までの距離と蛍光検出用光ファイバの先端部から溶融物の表面までの距離を調整する。そして、レーザ発振器がレーザ発振用光ファイバを通して溶融物の表面に向けてパルスレーザ光を発振し、蛍光検出器が、蛍光検出用光ファイバにより分光器を介して溶融物の表面で生成された蛍光を検出する。この蛍光に基づいて、溶融物に含有する元素が特定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１５－１９０７９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来技術において、溶融物（対象物／試料）の元素分析を正しく行うためには、溶融物に対してパルスレーザ光を複数回照射して、プラズマ発光したときの信号強度を確認しながら、レーザ光の焦点位置を調整する必要がある。そのため、焦点位置の調整の度に溶融物の表面が破壊されてしまい、溶融物の元素分析の精度が低下することが懸念される。
【０００７】
そこで、本発明は、レーザ光を用いて対象物に含有する元素を分析する際に、対象物の表面の破壊を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の第一の態様は、対象物に対してレーザ光を照射するレーザ照射部を備えたレーザ装置において、前記レーザ光の照射により前記対象物から生じる音波を取得する音波取得部を備え、前記レーザ照射部は、前記音波取得部にて取得された前記音波に基づいて所定の焦点位置に制御される、ことを特徴とする。
【０００９】
また、上記目的を達成するために、本発明の第二の態様は、対象物に対してレーザ光を照射するレーザ照射部と、前記レーザ光の照射により前記対象物に含有する元素を分析する分析部と、を備えた元素分析システムにおいて、前記レーザ光の照射により前記対象物から生じる音波を取得する音波取得部と、前記音波取得部にて取得された前記音波に基づいて、前記レーザ照射部の焦点位置を決定する焦点位置決定部と、前記焦点位置決定部により決定された前記焦点位置に前記レーザ照射部を位置合わせする位置調整機構と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
また、上記目的を達成するために、本発明の第三の態様は、対象物に対してレーザ光を照射する第１ステップと、前記レーザ光の照射により前記対象物から生じる音波を取得する第２ステップと、前記第２ステップで取得した前記音波に基づいて、前記レーザ光を照射する焦点位置を決定する第３ステップと、前記第３ステップで決定した前記焦点位置から前記レーザ光を照射して、前記対象物に含有する元素を分析する第４ステップと、を含む元素分析方法である。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許