JP6307903B2 - 物質特定方法および物質特定システム - Google Patents
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Description
図1は、物質特定システム100の概略的な構成を示した構成図である。物質特定システム100は、第1計測ユニット110と、第2計測ユニット120と、物質特定装置130と、空調装置140と、移動ユニット150とを含んで構成され、レーザ光を通じて、例えば、数100m〜数km遠方に位置する気体中の物質(飛散物質)を特定する。ここで、特定対象となる物質は、CBRNeを対象としており、固体、液体、気体のいずれであってもよく、エアロゾル状やガス状等形状や状態は特に問わない。
第1計測ユニット110は、図1中一点鎖線で示すように、第1レーザ部160と、導光部162と、走査部164と、集光部166と、光検知器(第1受光部)168とを含んで構成される。
図2は、物質特定装置130の概略的な構成を述べた機能ブロック図である。物質特定装置130は、保持部180と、操作部182と、表示部184と、中央制御部186とを含んで構成される。保持部180は、ROM、不揮発性RAM、フラッシュメモリ、HDD等で構成され、スペクトルから物質を特定する際に必要な情報を保持する。操作部182は、操作キー、十字キー、ジョイスティック、表示部184の表示面に重畳されたタッチパネル、リモートコントローラ等で構成され、ユーザによる当該物質特定装置130への操作入力を受け付ける。表示部184は、液晶ディスプレイ、有機EL(Electro Luminescence)ディスプレイ等で構成され、操作部182を通じて入力された操作結果、特定処理の途中結果(例えば導出されたスペクトル)、特定された物質等を表示する。
図4は、物質判定処理S228の流れを示したフローチャートである。ここでは、(1)第1発光スペクトルにおける輝線(スペクトルに分解後の有意な成分)の波長、(2)第1発光スペクトルにおける複数の輝線の強度比、(3)第2発光スペクトルの波形の3つの基準に基づき、その順に物質を特定する。
まず、波長特定部196は、第1発光スペクトルを取得し(S250)、波長特定ステップとして、第1発光スペクトルの輝線の波長に放射性物質または核物質に対応する波長、例えば、Cs、Sr、I、U、Puに対応する波長が含まれるか否かによって、対応する放射性物質または核物質か否かを判定する(S252)。また、対応する輝線の大きさから、飛散物質に含まれる放射性物質または核物質の量も計算することができる。
図4に戻り、波長特定部196によって物質が特定されなかった場合、すなわち、飛散物質が爆発物の可能性がある(S256におけるYES)、飛散物質が生物由来物質の可能性がある(S258におけるYES)、または、飛散物質が化学物質の可能性がある(S260におけるYES)と判定された場合、強度比特定部198は、強度比特定ステップとして、第1発光スペクトルにおける複数の輝線の強度比(または組成比)に基づいて物質を特定する。本来、化学平衡計算において、物質を特定する場合、輝線同士の組成比を用いるのが望ましいが、組成比と強度比とは相関があるので、本実施形態では、レーザ誘起ブレークダウン分光によって容易に導出可能な輝線同士の強度比を用いている。
図4に戻り、強度比特定部198によって物質が特定されなかった場合、すなわち、飛散物質が生物由来物質の可能性がある(S270におけるYES)、または、飛散物質が化学物質の可能性がある(S272におけるYES)と判定された場合、蛍光特定部200は、蛍光特定ステップとして、第2発光スペクトルを取得し、第2発光スペクトルの波形(スペクトルの推移の変化態様)に基づいて物質を特定する。
110 第1計測ユニット
120 第2計測ユニット
160 第1レーザ部
162 導光部
168 光検知器(第1受光部)
170 第2レーザ部
174 分光器(第2受光部)
176 ICCD(第2受光部)
190 範囲抽出部
192 第1発光スペクトル導出部
194 第2発光スペクトル導出部
196 波長特定部
198 強度比特定部
200 蛍光特定部
Claims (3)
- 第1計測範囲に照射したレーザ光に応じて生じる散乱光に基づいて、該第1計測範囲から、飛散物質が存在する、該第1計測範囲より狭い第2計測範囲を抽出するステップと、
前記第2計測範囲に存在する前記飛散物質をイオン化エネルギー以上のエネルギー準位に励起し、その発光を受光して受光した光のスペクトルである第1発光スペクトルを導出する第1発光スペクトル導出ステップと、
前記第2計測範囲に存在する前記飛散物質をイオン化エネルギー未満のエネルギー準位に励起し、その発光を受光して受光した光のスペクトルである第2発光スペクトルを導出する第2発光スペクトル導出ステップと、
前記第1発光スペクトルにおける輝線の波長に基づいて物質を特定する波長特定ステップと、
前記波長特定ステップによって物質が特定されなかった場合、前記第1発光スペクトルにおける複数の輝線の強度比に基づいて物質を特定する強度比特定ステップと、
前記強度比特定ステップによって物質が特定されなかった場合、前記第2発光スペクトルの波形に基づいて物質を特定する蛍光特定ステップと、
を含むことを特徴とする物質特定方法。 - レーザ光を照射する第1レーザ部と、該第1レーザ部が照射したレーザ光に応じて生じる散乱光を受ける第1受光部と、を含む第1計測ユニットと、
前記第1計測ユニットを通じて、計測範囲である第1計測範囲から、物質が存在する、該第1計測範囲より狭い第2計測範囲を抽出する範囲抽出部と、
前記第1レーザ部と異なるレーザ光を前記第2計測範囲に照射する第2レーザ部と、該第2レーザ部が照射したレーザ光に応じて励起された物質の発光を受ける第2受光部と、を含む第2計測ユニットと、
前記第2計測ユニットを通じ、飛散物質をイオン化エネルギー以上のエネルギー準位に励起し、その発光を受光して受光した光のスペクトルである第1発光スペクトルを導出する第1発光スペクトル導出部と、
前記第2計測ユニットを通じ、前記飛散物質をイオン化エネルギー未満のエネルギー準位に励起し、その発光を受光して受光した光のスペクトルである第2発光スペクトルを導出する第2発光スペクトル導出部と、
前記第1発光スペクトルにおける輝線の波長に基づいて物質を特定する波長特定部と、
前記波長特定部によって物質が特定されなかった場合、前記第1発光スペクトルにおける複数の輝線の強度比に基づいて物質を特定する強度比特定部と、
前記強度比特定部によって物質が特定されなかった場合、前記第2発光スペクトルの波形に基づいて物質を特定する蛍光特定部と、
を含むことを特徴とする物質特定システム。 - 前記飛散物質は、化学物質、生物由来物質、放射性物質、核物質、および、爆発物のいずれか1または複数であることを特徴とする請求項2に記載の物質特定システム。
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