JP6425351B2 - 物質特定システムおよび物質特定方法 - Google Patents
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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。
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