JPH0933409A - レーザ気化分析装置 - Google Patents
レーザ気化分析装置Info
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- JPH0933409A JPH0933409A JP18369295A JP18369295A JPH0933409A JP H0933409 A JPH0933409 A JP H0933409A JP 18369295 A JP18369295 A JP 18369295A JP 18369295 A JP18369295 A JP 18369295A JP H0933409 A JPH0933409 A JP H0933409A
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- semiconductor laser
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 レーザの励起効率を良くし、装置の小型化及
び軽量化を図り、可搬性及び操作性のいずれにおいても
優れたレーザ発振部を備えたレーザ気化分析装置を提供
する。 【解決手段】 不活性な搬送ガス中で固体試料に、レー
ザ発振部からのレーザ光を照射してこの固体試料の一部
を微粒子化して採取し、この微粒子を検出器に搬送して
元素分析を行うレーザ気化分析装置において、レーザ発
振部は、励起光としてのレーザ光を発生する半導体レー
ザ２０と、半導体レーザ２０からのレーザ光が端面に入
射され、光増幅して単一モードのレーザ光を発振するレ
ーザロッド２４と、半導体レーザ２０とレーザロッド２
４とを繋ぐ光ファイバ２１とを有する。
び軽量化を図り、可搬性及び操作性のいずれにおいても
優れたレーザ発振部を備えたレーザ気化分析装置を提供
する。 【解決手段】 不活性な搬送ガス中で固体試料に、レー
ザ発振部からのレーザ光を照射してこの固体試料の一部
を微粒子化して採取し、この微粒子を検出器に搬送して
元素分析を行うレーザ気化分析装置において、レーザ発
振部は、励起光としてのレーザ光を発生する半導体レー
ザ２０と、半導体レーザ２０からのレーザ光が端面に入
射され、光増幅して単一モードのレーザ光を発振するレ
ーザロッド２４と、半導体レーザ２０とレーザロッド２
４とを繋ぐ光ファイバ２１とを有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は不活性な搬送ガス中
で固体試料にレーザ光を照射してこの固体試料の一部を
微粒素子化して採取し、この微粒子を検出器に搬送して
元素分析を行うレーザ気化分析装置、特に、そのレーザ
発振部に関する。
で固体試料にレーザ光を照射してこの固体試料の一部を
微粒素子化して採取し、この微粒子を検出器に搬送して
元素分析を行うレーザ気化分析装置、特に、そのレーザ
発振部に関する。
【０００２】
【従来の技術】図３は従来のレーザ気化分析装置におい
て用いられているレーザ発振部の構成を示す図である。
図において、４０は集光器であり、これにはＫｒランプ
（励起源）４１及びＹＡＧレーザロッド４２が含まれて
いる。４３はメカニカルシャッターであり、４４は全反
射鏡である。４５は超音波Ｑスイッチであり、４６は出
力鏡である。
て用いられているレーザ発振部の構成を示す図である。
図において、４０は集光器であり、これにはＫｒランプ
（励起源）４１及びＹＡＧレーザロッド４２が含まれて
いる。４３はメカニカルシャッターであり、４４は全反
射鏡である。４５は超音波Ｑスイッチであり、４６は出
力鏡である。
【０００３】従来のレーザ発振部は上述のように構成さ
れており、Ｋｒランプ（励起源）４１からの励起光はＹ
ＡＧレーザロッド４２の側部に入射し、その入射光はＹ
ＡＧレーザロッド４２によって光増幅され、そして、全
反射鏡４４と出力鏡４６とによって構成される共振器に
よって共振されてそのエネルギーが増大する。出力鏡４
６から出力されたレーザ光は超音波Ｑスイッチ４５の処
理によってパルス状のレーザ光になる。このパルス状の
レーザ光は、図示を省略したが、ミラーやレンズにより
レーザ照射セルに導かれ、そのセル内に置かれている固
体試料に照射される。
れており、Ｋｒランプ（励起源）４１からの励起光はＹ
ＡＧレーザロッド４２の側部に入射し、その入射光はＹ
ＡＧレーザロッド４２によって光増幅され、そして、全
反射鏡４４と出力鏡４６とによって構成される共振器に
よって共振されてそのエネルギーが増大する。出力鏡４
６から出力されたレーザ光は超音波Ｑスイッチ４５の処
理によってパルス状のレーザ光になる。このパルス状の
レーザ光は、図示を省略したが、ミラーやレンズにより
レーザ照射セルに導かれ、そのセル内に置かれている固
体試料に照射される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来のレ
ーザ発振部は、Ｋｒランプ（励起源）４１からの連続光
の一部を利用するような構成になっており、レーザの励
起効率が悪く、冷却装置が必要である。このため、レー
ザ発振部はその装置の大型化及び重量化は避けられず、
可搬性及び操作性のいずれも悪かった。
ーザ発振部は、Ｋｒランプ（励起源）４１からの連続光
の一部を利用するような構成になっており、レーザの励
起効率が悪く、冷却装置が必要である。このため、レー
ザ発振部はその装置の大型化及び重量化は避けられず、
可搬性及び操作性のいずれも悪かった。
【０００５】本発明は、このような問題点を解決するた
めになされたものであり、レーザの励起効率を良くし、
装置の小型化及び軽量化を図り、可搬性及び操作性のい
ずれにおいても優れたレーザ発振部を備えたレーザ気化
分析装置を提供することを目的とする。
めになされたものであり、レーザの励起効率を良くし、
装置の小型化及び軽量化を図り、可搬性及び操作性のい
ずれにおいても優れたレーザ発振部を備えたレーザ気化
分析装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の一つの態様に係
るレーザ気化分析装置は、不活性な搬送ガス中で固体試
料にレーザ発振部からのレーザ光を照射してこの固体試
料の一部を微粒子化して採取し、この微粒子を検出器に
搬送して元素分析を行うものであり、そして、レーザ発
振部は、励起光としてのレーザ光を発生する半導体レー
ザを備えている。本発明の一つの態様においては、半導
体レーザが励起源としてのレーザ光を発生し、それを増
幅及び共振させてエネルギーを増大させた後に、固体試
料に照射させる。半導体レーザによって励起光としての
レーザ光を発生するようにしており、従って、従来のＫ
ｒアークランプを使用した場合に比べて、レーザ発振部
の小型化及び簡素化が図られている。
るレーザ気化分析装置は、不活性な搬送ガス中で固体試
料にレーザ発振部からのレーザ光を照射してこの固体試
料の一部を微粒子化して採取し、この微粒子を検出器に
搬送して元素分析を行うものであり、そして、レーザ発
振部は、励起光としてのレーザ光を発生する半導体レー
ザを備えている。本発明の一つの態様においては、半導
体レーザが励起源としてのレーザ光を発生し、それを増
幅及び共振させてエネルギーを増大させた後に、固体試
料に照射させる。半導体レーザによって励起光としての
レーザ光を発生するようにしており、従って、従来のＫ
ｒアークランプを使用した場合に比べて、レーザ発振部
の小型化及び簡素化が図られている。
【０００７】また、本発明の他の態様に係るレーザ気化
分析装置は、上記装置において、レーザ発振部は、半導
体レーザからのレーザ光を光増幅するレーザロッドと、
半導体レーザと前記レーザロッドとを繋ぐ光搬送ケーブ
ルとを更に有する。本発明の他の態様においては、半導
体レーザとレーザロッドとを光搬送ケーブルによって繋
いでおり、半導体レーザからのレーザ光は光搬送ケーブ
ルを介してレーザロッドに導かれる。このため、半導体
レーザ即ち励起源とレーザロッドとが分離された構造と
なっており、レーザロッドを含んだヘッド部分の小型化
及び簡素化が一段と図られている。
分析装置は、上記装置において、レーザ発振部は、半導
体レーザからのレーザ光を光増幅するレーザロッドと、
半導体レーザと前記レーザロッドとを繋ぐ光搬送ケーブ
ルとを更に有する。本発明の他の態様においては、半導
体レーザとレーザロッドとを光搬送ケーブルによって繋
いでおり、半導体レーザからのレーザ光は光搬送ケーブ
ルを介してレーザロッドに導かれる。このため、半導体
レーザ即ち励起源とレーザロッドとが分離された構造と
なっており、レーザロッドを含んだヘッド部分の小型化
及び簡素化が一段と図られている。
【０００８】
【発明の実施の形態】図２は本発明の実施の形態の一例
に係るレーザ気化分析装置の全体構成を示したブロック
図である。図において、レーザ発振部１から発振された
レーザ光２は回転ミラー３によって進行方向が調整さ
れ、集光レンズ４で集光されて固体試料５に照射され
る。この回転ミラー３は後述する回転機構（図１参照）
によって回転し、また、集光レンズ４も平行移動機構
（図示せず）によって移動する。固体試料５はレーザ照
射セル８内に設置され、ここに搬送ガスが送り込まれ
る。ガスボンベ１０からのガスは精製装置１１において
必要に応じて精製され、配管系１２によって、搬送ガス
又は火焔用ガスとしてレーザ照射セル８又は高周波誘導
プラズマトーチ１４に送り込まれる。精製装置１１はこ
こではＺｒゲッター式精製装置を用いている。配管系１
２には質量流量調整器１３が取り付けられており、ガス
流量が制御される。配管にはステンレス管が用いられて
いるが、レーザ照射セル８及びプラズマトーチ１４はガ
ラス製であり、この間の接続にはＯリングなどの部材を
用いて気密性を保持している。
に係るレーザ気化分析装置の全体構成を示したブロック
図である。図において、レーザ発振部１から発振された
レーザ光２は回転ミラー３によって進行方向が調整さ
れ、集光レンズ４で集光されて固体試料５に照射され
る。この回転ミラー３は後述する回転機構（図１参照）
によって回転し、また、集光レンズ４も平行移動機構
（図示せず）によって移動する。固体試料５はレーザ照
射セル８内に設置され、ここに搬送ガスが送り込まれ
る。ガスボンベ１０からのガスは精製装置１１において
必要に応じて精製され、配管系１２によって、搬送ガス
又は火焔用ガスとしてレーザ照射セル８又は高周波誘導
プラズマトーチ１４に送り込まれる。精製装置１１はこ
こではＺｒゲッター式精製装置を用いている。配管系１
２には質量流量調整器１３が取り付けられており、ガス
流量が制御される。配管にはステンレス管が用いられて
いるが、レーザ照射セル８及びプラズマトーチ１４はガ
ラス製であり、この間の接続にはＯリングなどの部材を
用いて気密性を保持している。
【０００９】固体試料５にレーザ光２が照射されると微
粒子が生成され、その微粒子は搬送ガスによってプラズ
マトーチ１４に送られる。プラズマトーチ１４に送られ
た微粒子は、Ａｒプラズマ１５により分解励起され、各
元素の固有のスペクトル光が微粒子の組成に対応する強
度で発せられる。これらの各元素の発光強度を分光・測
光装置に１６により測定し、データ処理装置１７は予め
得られている検量線を用いて測定試料の組成を求める。
粒子が生成され、その微粒子は搬送ガスによってプラズ
マトーチ１４に送られる。プラズマトーチ１４に送られ
た微粒子は、Ａｒプラズマ１５により分解励起され、各
元素の固有のスペクトル光が微粒子の組成に対応する強
度で発せられる。これらの各元素の発光強度を分光・測
光装置に１６により測定し、データ処理装置１７は予め
得られている検量線を用いて測定試料の組成を求める。
【００１０】図１は上記のレーザ発振部１の構成を示し
た図である。励起源としての半導体レーザ２０の出力は
光ファイバ２１を介してレーザヘッド２２内に導かれ
る。レーザヘッド２２内に導かれたレーザ光は集光レン
ズ２３を経由してＹＡＧレーザロッド２４内にその端部
から入り込み、光増幅される。ＹＡＧレーザロッド２４
の出射端側にはＱスイッチ２５及び出力鏡２６が設けら
れ、また、ＹＡＧレーザロッド２４の入射端には反射膜
２７が形成されている。この反射膜２７（例えば０．８
０μｍの光を通し１．０６４μｍの光を反射する）と出
力鏡２６とは共振器を構成し、半導体レーザ２０からの
入射レーザを共振させてエネルギーを増大させ、ビーム
エキスパンダ２８に出力する。
た図である。励起源としての半導体レーザ２０の出力は
光ファイバ２１を介してレーザヘッド２２内に導かれ
る。レーザヘッド２２内に導かれたレーザ光は集光レン
ズ２３を経由してＹＡＧレーザロッド２４内にその端部
から入り込み、光増幅される。ＹＡＧレーザロッド２４
の出射端側にはＱスイッチ２５及び出力鏡２６が設けら
れ、また、ＹＡＧレーザロッド２４の入射端には反射膜
２７が形成されている。この反射膜２７（例えば０．８
０μｍの光を通し１．０６４μｍの光を反射する）と出
力鏡２６とは共振器を構成し、半導体レーザ２０からの
入射レーザを共振させてエネルギーを増大させ、ビーム
エキスパンダ２８に出力する。
【００１１】ビームエキスパンダ２８に入射したレーザ
光はそのビーム径が拡大された後に、４５度反射ミラー
２９、スキャンミラーＡ３０、スキャンミラーＢ３１及
び集光レンズ４を経由してレーザ照射セル８に導かれ
る。なお、４５度反射ミラー２９、スキャンミラーＡ３
０及びスキャンミラーＢ３１は、図１の回転ミラー３に
相当する。スキャンミラーＡ３０及び及びスキャンミラ
ーＢ３１は、超音波モータ３２，３３によってその位置
が調整され、レーザ照射セル８内に置かれた固体試料５
に照射するレーザ光を走査する。
光はそのビーム径が拡大された後に、４５度反射ミラー
２９、スキャンミラーＡ３０、スキャンミラーＢ３１及
び集光レンズ４を経由してレーザ照射セル８に導かれ
る。なお、４５度反射ミラー２９、スキャンミラーＡ３
０及びスキャンミラーＢ３１は、図１の回転ミラー３に
相当する。スキャンミラーＡ３０及び及びスキャンミラ
ーＢ３１は、超音波モータ３２，３３によってその位置
が調整され、レーザ照射セル８内に置かれた固体試料５
に照射するレーザ光を走査する。
【００１２】図１のレーザ発振部は上述のように構成さ
れており、励起源として半導体レーザ２０を用いてお
り、レーザ励起効率が良い。例えば従来のランプ法によ
ればランプが出す連続光の一部を吸収するが、半導体レ
ーザ２０によれば、特定の吸収率の高い波長（例えば
０．８１μｍ）のレーザ光を出力することができるの
で、レーザ励起効率が良い。このため、電源容量が小さ
くて良い（１００Ｖ電源の利用可）ので電源部も小型・
軽量化が図られ、冷却水も不要となっている。このよう
なことから、装置全体の小型・軽量化が可能になってい
る。なお、この半導体レーザ２０は、Ｇａ−Ａｓ系のも
のであり、１００Ｖの電源で、８０９ｎｍのレーザ光を
２０Ｗの出力で発生した。また、レーザ発振部を、半導
体レーザ２０とレーザヘッド２２とに分離して、両者を
光ファイバ２１によって繋ぐようにしたので、レーザヘ
ッド２２の小型・軽量化が一段と図られおり（例えば
１．５Ｋｇ）、従来のもの（例えば２２Ｋｇ）のように
移動に台車等の装備を必要とせず、その取り扱いが容易
なものとなっている。
れており、励起源として半導体レーザ２０を用いてお
り、レーザ励起効率が良い。例えば従来のランプ法によ
ればランプが出す連続光の一部を吸収するが、半導体レ
ーザ２０によれば、特定の吸収率の高い波長（例えば
０．８１μｍ）のレーザ光を出力することができるの
で、レーザ励起効率が良い。このため、電源容量が小さ
くて良い（１００Ｖ電源の利用可）ので電源部も小型・
軽量化が図られ、冷却水も不要となっている。このよう
なことから、装置全体の小型・軽量化が可能になってい
る。なお、この半導体レーザ２０は、Ｇａ−Ａｓ系のも
のであり、１００Ｖの電源で、８０９ｎｍのレーザ光を
２０Ｗの出力で発生した。また、レーザ発振部を、半導
体レーザ２０とレーザヘッド２２とに分離して、両者を
光ファイバ２１によって繋ぐようにしたので、レーザヘ
ッド２２の小型・軽量化が一段と図られおり（例えば
１．５Ｋｇ）、従来のもの（例えば２２Ｋｇ）のように
移動に台車等の装備を必要とせず、その取り扱いが容易
なものとなっている。
【００１３】また、半導体レーザ２０からの励起光（レ
ーザ光）は、ＹＡＧレーザロッド２４の端部に入射され
て光増幅されており、縦励起（ロッドの端面から励起光
を入れる）によっているため、シングルモードとなって
いる。このため、ここで光増幅されたレーザ光は揃って
おり、レーザ照射部のスポット径を絞り込むことができ
（例えばビーム径が従来は２３０μｍであったものを、
４５μｍにしている。）、エネルギー密度を高くするこ
とができる。このような半導体レーザによる縦モードを
用いたことによりレーザロッドが短くてすみ、共振器の
構造の簡素化が図られている。
ーザ光）は、ＹＡＧレーザロッド２４の端部に入射され
て光増幅されており、縦励起（ロッドの端面から励起光
を入れる）によっているため、シングルモードとなって
いる。このため、ここで光増幅されたレーザ光は揃って
おり、レーザ照射部のスポット径を絞り込むことができ
（例えばビーム径が従来は２３０μｍであったものを、
４５μｍにしている。）、エネルギー密度を高くするこ
とができる。このような半導体レーザによる縦モードを
用いたことによりレーザロッドが短くてすみ、共振器の
構造の簡素化が図られている。
【００１４】また、固体試料５に対する照射エネルギー
を高めるために、本実施例においては、Ｑスイッチ２５
によりパルス幅を短くして短時間に照射しており、例え
ば従来は１００ｎｓｅｃであったものを１０ｎｓｅｃに
しており、更に、照射スポット径を小さくしている。な
お、レーザヘッド２２からは、平均出力４Ｗ、パルス幅
１０ｎｓｅｃ、レーザパルス周波数５０ＫＨｚのレーザ
光が発生した。
を高めるために、本実施例においては、Ｑスイッチ２５
によりパルス幅を短くして短時間に照射しており、例え
ば従来は１００ｎｓｅｃであったものを１０ｎｓｅｃに
しており、更に、照射スポット径を小さくしている。な
お、レーザヘッド２２からは、平均出力４Ｗ、パルス幅
１０ｎｓｅｃ、レーザパルス周波数５０ＫＨｚのレーザ
光が発生した。
【００１５】更に、生成微粒子量を増加させるために、
スキャンミラーＡ３０，Ｂ３１により照射位置を走査し
て照射痕を広くして微粒子の発散を容易にするととも
に、レーザパルスの周波数を上げて、例えば１ｋＨｚか
ら５０ｋＨｚに上げてエネルギーを蒸発に効率良く用い
るようにしている。
スキャンミラーＡ３０，Ｂ３１により照射位置を走査し
て照射痕を広くして微粒子の発散を容易にするととも
に、レーザパルスの周波数を上げて、例えば１ｋＨｚか
ら５０ｋＨｚに上げてエネルギーを蒸発に効率良く用い
るようにしている。
【００１６】
【発明の効果】以上のように本発明の一つの態様によれ
ば、半導体レーザによって励起光としてのレーザ光を発
生するようにしており、従って、レーザ発振部の小型化
及び簡素化が図られ、可搬性及び操作性に優れたものと
なっている。また、本発明の他の態様によれば、半導体
レーザとレーザロッドとを光搬送ケーブルによって繋い
でおり、このため、半導体レーザ即ち励起源とレーザロ
ッドとが分離された構造となっており、レーザロッドを
含んだヘッド部分の小型化及び簡素化が一段と図られ、
この点からも、更に、可搬性及び操作性に優れたものと
なっている。
ば、半導体レーザによって励起光としてのレーザ光を発
生するようにしており、従って、レーザ発振部の小型化
及び簡素化が図られ、可搬性及び操作性に優れたものと
なっている。また、本発明の他の態様によれば、半導体
レーザとレーザロッドとを光搬送ケーブルによって繋い
でおり、このため、半導体レーザ即ち励起源とレーザロ
ッドとが分離された構造となっており、レーザロッドを
含んだヘッド部分の小型化及び簡素化が一段と図られ、
この点からも、更に、可搬性及び操作性に優れたものと
なっている。
【図１】本発明の実施の形態の一例に係るレーザ気化分
析装置において用いられるレーザ発振部の構成を示した
図である。
析装置において用いられるレーザ発振部の構成を示した
図である。
【図２】前記実施の形態の一例に係るレーザ気化分析装
置の全体構成を示したブロック図である。
置の全体構成を示したブロック図である。
【図３】従来のレーザ気化分析装置において用いられて
いるレーザ発振部の構成を示す図である。
いるレーザ発振部の構成を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂下 明子 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】 不活性な搬送ガス中で固体試料に、レー
ザ発振部からのレーザ光を照射してこの固体試料の一部
を微粒子化して採取し、この微粒子を検出器に搬送して
元素分析を行うレーザ気化分析装置において、 前記レーザ発振部は、励起光としてのレーザ光を発生す
る半導体レーザを有することを特徴とするレーザ気化分
析装置。 - 【請求項２】 前記レーザ発振部は、前記半導体レーザ
からのレーザ光が端面に入射され、光増幅して単一モー
ドのレーザ光を発振するレーザロッドと、前記半導体レ
ーザと前記レーザロッドとを繋ぐ光搬送ケーブルとを更
に有することを特徴とする請求項１記載のレーザ気化分
析装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18369295A JPH0933409A (ja) | 1995-07-20 | 1995-07-20 | レーザ気化分析装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18369295A JPH0933409A (ja) | 1995-07-20 | 1995-07-20 | レーザ気化分析装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0933409A true JPH0933409A (ja) | 1997-02-07 |
Family
ID=16140276
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18369295A Pending JPH0933409A (ja) | 1995-07-20 | 1995-07-20 | レーザ気化分析装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0933409A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100429214B1 (ko) * | 2001-09-17 | 2004-04-29 | 엘지전자 주식회사 | 박막제조방법 |
| US9206818B2 (en) | 2010-03-17 | 2015-12-08 | Tokyo Electric Power Company, Incorporated | Axial flow compressor |
-
1995
- 1995-07-20 JP JP18369295A patent/JPH0933409A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100429214B1 (ko) * | 2001-09-17 | 2004-04-29 | 엘지전자 주식회사 | 박막제조방법 |
| US9206818B2 (en) | 2010-03-17 | 2015-12-08 | Tokyo Electric Power Company, Incorporated | Axial flow compressor |
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