JP6425351B2 - 物質特定システムおよび物質特定方法 - Google Patents
物質特定システムおよび物質特定方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6425351B2 JP6425351B2 JP2015536610A JP2015536610A JP6425351B2 JP 6425351 B2 JP6425351 B2 JP 6425351B2 JP 2015536610 A JP2015536610 A JP 2015536610A JP 2015536610 A JP2015536610 A JP 2015536610A JP 6425351 B2 JP6425351 B2 JP 6425351B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- unit
- laser
- measurement
- light
- substance
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000126 substance Substances 0.000 title claims description 121
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 21
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 179
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims description 22
- 238000002536 laser-induced breakdown spectroscopy Methods 0.000 description 14
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 13
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- 239000000443 aerosol Substances 0.000 description 4
- 230000006870 function Effects 0.000 description 4
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 4
- 239000000941 radioactive substance Substances 0.000 description 4
- 230000004044 response Effects 0.000 description 4
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 3
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 3
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- 238000001069 Raman spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 238000005401 electroluminescence Methods 0.000 description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001237 Raman spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000013076 target substance Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
- G01N21/71—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light thermally excited
- G01N21/718—Laser microanalysis, i.e. with formation of sample plasma
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/47—Scattering, i.e. diffuse reflection
- G01N21/49—Scattering, i.e. diffuse reflection within a body or fluid
- G01N21/53—Scattering, i.e. diffuse reflection within a body or fluid within a flowing fluid, e.g. smoke
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N2021/1793—Remote sensing
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/47—Scattering, i.e. diffuse reflection
- G01N2021/4704—Angular selective
- G01N2021/4709—Backscatter
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
Description
本願は、2013年9月10日に日本に出願された特願2013−186938号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
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、レーザ光を用いて気体中の物質(飛散物質)を特定する。ここで、特定対象となる物質は、放射性物質や有害物質等を含む有機化合物であり、その形状や状態は特に問わない。すなわち、特定対象となる物質は、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でもよい。
第1計測ユニット110は、図1中に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、第1レーザ部160と第2レーザ部170とを比較するための説明図である。上述したように、本実施形態では、第1計測ユニット110におけるレーザ光の発光源(第1レーザ部160)としてIRレーザ装置を用い、第2計測ユニット120におけるレーザ光の発光源(第2レーザ部170)としてフェムト秒レーザ装置を用いている。ただし、第1計測ユニット110におけるレーザ光の発光源は、遠方まで測定可能なレーザ装置であれば足り、例えば、可視光のレーザ装置でも代用できる。また、第2計測ユニット120におけるレーザ光の発光源は、フェムト秒レーザ装置以外のピコ秒レーザ装置やナノ秒レーザ装置を用いることもでき、レーザ光の波長も任意に選択できる。
図3は、導光部162の概略的な構成を示した構成図である。第1レーザ部160で照射されたレーザ光は、第1ミラー162aを透過し、導光路に対して45度傾けられた共通ミラー162bで反射されて走査部164に導光される。また、第2レーザ部170で照射されたレーザ光は、拡大光学系162cを経由し、導光路に対して45度傾けられた第2ミラー162dで反射され、導光路に対して45度傾けられた第1ミラー162aで反射され、さらに、第1レーザ部160のレーザ光同様、導光路に対して45度傾けられた共通ミラー162bで反射されて走査部164に導光される。
図4は、集光部166の概略的な構成を示した構成図である。レーザ光の照射により外部から走査部164に入射した光は、集光機構(望遠鏡)166a内で凹ミラーと凸ミラーを通じて集光され、ダイクロイックミラー166bに導光される。ダイクロイックミラー166bは、特定の波長の光、ここでは第1レーザ部160が照射したレーザ光に応じて生じる散乱光(赤外線)を反射し、その他の波長の光(ここではプラズマ光)を透過する。したがって、第1レーザ部160がレーザ光を照射している間、そのレーザ光に応じて生じる散乱光を光検知器168に導光し、第2レーザ部170がレーザ光を照射している間、そのレーザ光に応じて生じるプラズマ光を導光部166cに導光する。導光部166cに導光されたプラズマ光は光ファイバ172を通じて分光器174に導光される。
図5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、物理スペクトルから物質を特定する場合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。
110 第1計測ユニット
120 第2計測ユニット
130 物質特定装置
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)
Claims (6)
- レーザ光を照射する第1レーザ部と、前記第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レーザ部と異なるレーザ光を照射する第2レーザ部と、前記第2レーザ部が照射したレーザ光に応じて生じるプラズマ光を受け、前記プラズマ光のスペクトルを導出する第2受光部と、を含む第2計測ユニットと、
前記第1計測ユニットを通じて、前記第1計測ユニットの計測範囲である第1計測範囲から、物質が存在する、前記第1計測範囲より狭い第2計測範囲を抽出し、前記第2計測ユニットを通じて前記第2計測範囲に含まれる物質を特定する物質特定装置と、
を備え、
前記第1レーザ部が照射したレーザ光の出力パルス幅は、前記第2レーザ部が照射したレーザ光の出力パルス幅よりも長い
物質特定システム。 - 前記第1レーザ部が照射したレーザ光の出力エネルギーは、前記第2レーザ部が照射したレーザ光の出力エネルギーよりも低い請求項1に記載の物質特定システム。
- 前記第1レーザ部が照射したレーザ光および前記第2レーザ部が照射したレーザ光が外部に出力されるまでに、両レーザ光が同一の導光路を経由する請求項1または2に記載の物質特定システム。
- レーザ光を照射する第1レーザ部と前記第1レーザ部が照射したレーザ光に応じて生じる光を受ける第1受光部とを含む第1計測ユニットと、前記第1レーザ部より出力パルス幅の短いレーザ光を照射する第2レーザ部と前記第2レーザ部が照射したレーザ光に応じて生じる光を受ける第2受光部とを含む第2計測ユニットと、を用いて物質を特定する物質特定方法であって、
前記第1計測ユニットを通じて、前記第1計測ユニットの計測対象である第1計測範囲から、物質が存在する、前記第1計測範囲より狭い第2計測範囲を抽出し、
前記第2計測ユニットを通じて前記第2計測範囲に含まれる物質を特定する物質特定方法。 - 前記第1レーザ部が照射したレーザ光の出力パルス幅は5nsec〜150nsecであり、
前記第2レーザ部が照射したレーザ光の出力パルス幅は30fsec〜100psecである請求項1から3のいずれか一項に記載の物質特定システム。 - 前記第1レーザ部が照射したレーザ光の出力パルス幅は5nsec〜150nsecであり、
前記第2レーザ部が照射したレーザ光の出力パルス幅は30fsec〜100psecである請求項4に記載の物質特定方法。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013186938 | 2013-09-10 | ||
JP2013186938 | 2013-09-10 | ||
PCT/JP2014/074005 WO2015037643A1 (ja) | 2013-09-10 | 2014-09-10 | 物質特定システムおよび物質特定方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2015037643A1 JPWO2015037643A1 (ja) | 2017-03-02 |
JP6425351B2 true JP6425351B2 (ja) | 2018-11-21 |
Family
ID=52665743
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015536610A Active JP6425351B2 (ja) | 2013-09-10 | 2014-09-10 | 物質特定システムおよび物質特定方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6425351B2 (ja) |
WO (1) | WO2015037643A1 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017199904A1 (ja) * | 2016-05-17 | 2017-11-23 | 国立大学法人徳島大学 | 成分組成計測システム及び成分組成計測方法 |
US11835456B2 (en) | 2018-09-18 | 2023-12-05 | The University Of Tokyo | Substance identification device, substance identification method and substance identification program |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01182739A (ja) * | 1988-01-13 | 1989-07-20 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 化合物半導体結晶の歪測定方法 |
JP3559635B2 (ja) * | 1995-12-28 | 2004-09-02 | 株式会社東芝 | エアロゾル分析装置 |
IL151745A (en) * | 2002-09-12 | 2007-10-31 | Uzi Sharon | Explosive detection and detection system |
JP4888995B2 (ja) * | 2005-09-20 | 2012-02-29 | 財団法人電力中央研究所 | 微粒子成分計測方法および微粒子成分計測装置 |
JP5483408B2 (ja) * | 2009-06-26 | 2014-05-07 | 四国電力株式会社 | 連続式濃度測定装置および方法 |
-
2014
- 2014-09-10 JP JP2015536610A patent/JP6425351B2/ja active Active
- 2014-09-10 WO PCT/JP2014/074005 patent/WO2015037643A1/ja active Application Filing
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2015037643A1 (ja) | 2015-03-19 |
JPWO2015037643A1 (ja) | 2017-03-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Pandhija et al. | Contaminant concentration in environmental samples using LIBS and CF-LIBS | |
Gravel et al. | Sensing of halocarbons using femtosecond laser-induced fluorescence | |
Bousquet et al. | Development of a mobile system based on laser-induced breakdown spectroscopy and dedicated to in situ analysis of polluted soils | |
AU2019264883B2 (en) | Hybrid laser-induced breakdown spectroscopy system | |
US20160169805A1 (en) | Combined raman spectroscopy and laser-induced breakdown spectroscopy | |
TWI546533B (zh) | 即時空間與時間光譜量測系統及其量測模組 | |
CN102507512A (zh) | 一种红外紫外双脉冲激光诱导击穿光谱在线原位检测方法 | |
CA2966701C (en) | Compact apparatus for laser induced breakdown spectroscopy and method therefor | |
JP2011107094A (ja) | 配管中のガス成分計測装置及び排ガス成分計測用煙道 | |
Vita et al. | Development of a portable active long-path differential optical absorption spectroscopy system for volcanic gas measurements | |
JP6425351B2 (ja) | 物質特定システムおよび物質特定方法 | |
CN106092931B (zh) | 一种可成像扫描的激光闪光光解仪装置 | |
JP6307903B2 (ja) | 物質特定方法および物質特定システム | |
Álvarez-Trujillo et al. | Preliminary studies on stand-off laser induced breakdown spectroscopy detection of aerosols | |
CN113189082A (zh) | 基于双脉宽激光的痕量有机污染物解析光谱仪和检测方法 | |
Kan et al. | Large scale gas leakage monitoring with tunable diode laser absorption spectroscopy | |
CN102788772B (zh) | 基于双脉冲激光的粉状物质元素含量测量方法 | |
JP6632289B2 (ja) | ガス検知装置 | |
Li et al. | Fluorescence emission induced by the femtosecond filament transmitting through the butane/air flame | |
Asquini | Laser induced breakdown spectroscopy (LIBS) | |
US7027150B1 (en) | Apparatus for measuring the concentration of a species at a distance | |
US20210010936A1 (en) | Characterizing diesel contaminated with hydrocarbons | |
Jain et al. | Laser Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS): A Potential Technology for Online Process Monitoring of Rare Earth Elements (REE) Recovery | |
KR20160088462A (ko) | 파이로 공정 모니터링 레이저 유도파쇄 분광장치 | |
Seki et al. | Hollow-optical-fiber-based laser-induced breakdown spectroscopy system and its use in soil salinity measurements |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20170908 |
|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20170908 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20170911 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20170908 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20180626 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20180827 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20180828 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20180925 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20181022 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6425351 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |