WO2015037643A1 - 物質特定システムおよび物質特定方法 - Google Patents

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WO2015037643A1
WO2015037643A1 PCT/JP2014/074005 JP2014074005W WO2015037643A1 WO 2015037643 A1 WO2015037643 A1 WO 2015037643A1 JP 2014074005 W JP2014074005 W JP 2014074005W WO 2015037643 A1 WO2015037643 A1 WO 2015037643A1
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laser
measurement
light
substance
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PCT/JP2014/074005
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淳 伊澤
孝男 倉田
易 松永
剛 横澤
直弘 眞子
宏明 久世
智弘 染川
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株式会社Ihi
株式会社アイ・エヌ・シー・エンジニアリング
国立大学法人千葉大学
公益財団法人レーザー技術総合研究所
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    • G01N21/47—Scattering, i.e. diffuse reflection
    • G01N2021/4704—Angular selective
    • G01N2021/4709—Backscatter

Definitions

  • the present invention relates to a substance specifying system and a substance specifying method for specifying an arbitrary substance.
  • aerosol-like radioactive material leaks or diffuses into the space, it may have a significant impact over a wide area. Moreover, not only radioactive substances but also aerosol or gaseous harmful substances may diffuse into the atmosphere during disasters. Therefore, it is an important technical problem to monitor whether aerosol-like or gaseous scattering substances (radioactive substances, harmful substances, etc.) are present in any space or atmosphere. In particular, there is a demand for a technique for remotely grasping the presence of scattered substances from the viewpoints of rapid discovery of scattered substances, prediction of diffusion, response to the scattered substances, evacuation of people, and the like.
  • concentration of remote object gas is measured based on the intensity ratio of the Raman scattered light intensity
  • an object is irradiated with laser light having a predetermined wavelength, and a Raman spectrum or the like is obtained from the scattered light and analyzed to determine whether or not the object contains a dangerous substance such as an explosive.
  • a minute amount of a target substance is irradiated with laser light, and a scattered substance is specified based on the reflected laser light and a Raman return signal.
  • Patent Document 4 Also disclosed is a technique for irradiating a laser beam to an aerosol and distinguishing a specific substance based on the number and brightness of light spots generated by the light excitation (for example, Patent Document 4).
  • a material identification system corresponding to the type and state of the scattered material is used. That is, the material specifying system cannot be selected unless the type and state of the scattered material are assumed in advance. Therefore, there is a possibility that the material identification system cannot be selected properly under circumstances where the type and state of the scattered material are unpredictable, such as at a disaster site.
  • LIBS laser-induced breakdown spectroscopy
  • a high-power laser device is required when the distance to the scattering material that is the object of identification is long. Also, in order to maintain a high distance and accuracy with the scattered material, a laser device having specific characteristics such as a special wavelength and pulse width is required, and the material identification system becomes large-scale, and the initial cost and It costs a lot of money for operation. In order to compensate for this, it is conceivable to repeatedly measure the same measurement range with a low-power laser beam and integrate the measurement results to ensure the necessary S / N ratio.
  • the measurement time becomes longer (for example, in order to increase the S / N ratio by a factor of two, the number of integrations needs to be quadrupled, and the measurement time is also quadrupled accordingly).
  • the measurement time is also quadrupled accordingly.
  • the present invention provides a substance identification system and a substance identification method capable of improving the efficiency of measurement processing and reducing the measurement time while maintaining the identification accuracy by laser-induced breakdown spectroscopy. It is aimed.
  • the substance specifying system includes a first laser unit that irradiates a laser beam, and a first light receiving unit that receives scattered light generated according to the laser beam irradiated by the first laser unit.
  • a second measurement unit that receives a first measurement unit, a second laser unit that irradiates a laser beam different from the first laser unit, and a plasma beam that is generated according to the laser beam irradiated by the second laser unit and derives a spectrum of the plasma beam
  • a second measurement range that is narrower than the first measurement range where the substance exists is extracted from the first measurement range that is the measurement range of the first measurement unit through the second measurement unit that includes the light receiving unit and the first measurement unit.
  • a substance specifying device for specifying a substance included in the second measurement range through the second measurement unit.
  • a substance identification system includes a first laser unit that irradiates a laser beam, and a first light receiving unit that receives light generated according to the laser beam irradiated by the first laser unit.
  • a second measurement unit including: one measurement unit; a second laser unit having higher output energy than the first laser unit; and a second light receiving unit that receives light generated according to the laser light emitted by the second laser unit; Through the first measurement unit, a second measurement range that is narrower than the first measurement range where the substance exists is extracted from the first measurement range that is the measurement range of the first measurement unit, and then the second measurement is performed through the second measurement unit.
  • a substance identification device that identifies substances included in the range.
  • a substance identification system includes a first laser unit that irradiates a laser beam, and a first light receiving unit that receives light generated according to the laser beam irradiated by the first laser unit.
  • a second measurement unit including: a first measurement unit; a second laser unit having an output pulse width shorter than that of the first laser unit; and a second light receiving unit that receives light generated according to the laser light irradiated by the second laser unit; Through the first measurement unit, a second measurement range that is narrower than the first measurement range, in which the substance exists, is extracted from the first measurement range that is the measurement range of the first measurement unit, and then second through the second measurement unit.
  • a substance identification device that identifies a substance included in the measurement range.
  • the substance identification system according to the fourth aspect of the present invention is the substance identification system according to any one of the first to third aspects, wherein the laser beam irradiated by the first laser unit and the laser beam irradiated by the second laser unit are external. Both laser beams pass through the same light guide until they are output.
  • the substance specifying method includes a first measurement including a first laser unit that irradiates a laser beam and a first light receiving unit that receives light generated according to the laser beam irradiated by the first laser unit.
  • a second measurement unit including a unit and a second laser unit that irradiates a laser beam different from the first laser unit and a second light receiving unit that receives light generated in accordance with the laser beam irradiated by the second laser unit;
  • the present invention it is possible to improve the efficiency of measurement processing and shorten the measurement time while maintaining the specific accuracy by laser-induced breakdown spectroscopy.
  • FIG. 1 is a configuration diagram showing a schematic configuration of the substance identification system 100.
  • the substance specifying system 100 includes a first measuring unit 110, a second measuring unit 120, a substance specifying device 130, an air conditioner 140, and a moving unit 150, and uses a laser beam to detect a substance in gas. Identify (scattering material).
  • the substance to be specified is an organic compound containing a radioactive substance or a harmful substance, and its shape or state is not particularly limited. That is, the substance to be specified may be solid, liquid, or gas, and may be in the form of an aerosol or gas.
  • the material identification system 100 uses laser-induced breakdown spectroscopy in order to improve the accuracy of identifying the scattered material, regardless of the type of the scattered material, even in situations where the type and state of the scattered material are unpredictable, such as at a disaster site.
  • the specified substance is processed.
  • high-power laser-induced breakdown spectroscopy is required, and the initial cost and the operation cost are enormous.
  • the measurement time takes a long time (for example, several minutes ⁇ 1000 points).
  • the measurement time takes a long time (for example, several minutes ⁇ 1000 points).
  • a measurement unit using laser light is divided into two stages, a first measurement unit 110 and a second measurement unit 120.
  • the first measurement unit 110 measures a wide range (hereinafter referred to as a first measurement range) in a short time using a laser beam that can detect the presence or absence of a substance.
  • the first measurement unit 110 extracts a narrow range (hereinafter referred to as the second measurement range) where the substance exists from the first measurement range.
  • the second measurement unit 120 uses laser-induced breakdown spectroscopy and measures only the second measurement range in a pinpoint manner. In the present embodiment, as a result, it is possible to avoid a long measurement time. Details of the first measurement unit 110 and the second measurement unit 120 will be described later.
  • the substance identification device 130 receives the measurement results from the first measurement unit 110 and the second measurement unit 120, respectively, extracts the second measurement range where the substance exists from the first measurement range, or exists in the second measurement range. To identify substances. Details of the substance specifying device 130 will be described later.
  • the air conditioner 140 adjusts the temperature and pressure of a substantially sealed space that houses laser parts (a first laser part 160 and a second laser part 170 described later) in the substance identification system 100.
  • the movement unit 150 is provided to move the substance identification system 100 itself configured integrally. Therefore, the substance identification system 100 according to the present embodiment can realize the scattered substance identification process at various places.
  • the first measurement unit 110 includes a first laser unit 160, a light guide unit 162, a scanning unit 164, a condensing unit 166, and a photodetector (first light receiving unit), as indicated by a one-dot chain line in FIG. 168).
  • the first laser unit 160 is composed of, for example, an infrared laser device, and irradiates nano-order laser light.
  • the light guide unit 162 guides the laser beam emitted from the first laser unit 160 to the scanning unit 164.
  • the scanning unit 164 outputs the laser beam received from the light guide unit 162 to the outside, and drives the reflection mirror 164a that guides the scattered light received from the outside to the light collection unit 166, and the reflection angle of the reflection mirror 164a. Part 164b. With this configuration, the scanning unit 164 can scan within the first measurement range.
  • the condensing unit 166 collects scattered light from the outside guided to the scanning unit 164.
  • the light detector 168 detects the scattered light collected by the light collecting unit 166.
  • the second measurement unit 120 includes a second laser unit 170, a light guide unit 162, a scanning unit 164, a condensing unit 166, an optical fiber 172, and a spectroscope as shown by a two-dot chain line in FIG. 174 and ICCD (Intensified Charge-Coupled Device) 176.
  • the functions of the light guide unit 162, the scanning unit 164, and the light collecting unit 166 are substantially the same as the functions described in the first measurement unit 110 except that the target is the laser beam of the second laser unit 170. Are equal.
  • the second laser unit 170 is composed of a femtosecond laser device, and emits femto-order laser light.
  • the optical fiber 172 guides the plasma light collected by the light collecting unit 166 to the spectroscope 174.
  • the spectroscope 174 disperses the plasma light received from the optical fiber 172 for each wavelength.
  • the ICCD 176 derives the intensity (spectrum) of the plasma light with respect to the wavelength based on the plasma light dispersed by the spectroscope 174.
  • the spectroscope 174 and the ICCD 176 function as a second light receiving unit.
  • the first measurement unit 110 and the second measurement unit 120 will be compared to describe the appropriateness of both, and then the configurations of the light guide unit 162 and the light collection unit 166 will be described in detail.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram for comparing the first laser unit 160 and the second laser unit 170.
  • an IR laser device is used as the laser light source (first laser unit 160) in the first measurement unit 110
  • the laser light source (second laser) in the second measurement unit 120 is used.
  • the unit 170 a femtosecond laser device is used.
  • the laser light source of the first measurement unit 110 may be a laser device that can measure far away, and for example, a visible light laser device may be substituted.
  • a picosecond laser device or a nanosecond laser device other than the femtosecond laser device can be used, and the wavelength of the laser light can be arbitrarily selected.
  • the first measurement unit 110 irradiates a laser beam having a relatively long output pulse width of 5 nsec to 150 nsec, and measures simple scattered light due to Mie scattering. Further, in the first measurement unit 110, a laser beam having a relatively low output energy such as 5 mJ to 100 mJ per pulse is used, but such a low output is only required for receiving scattered light. Laser light is sufficient. In the measurement of scattered light, no time is required from the irradiation of the laser light to the reception of the scattered light, so that the measurement time in the target range can be shortened. Further, in the measurement of scattered light, the position in the first measurement range and the distance from the substance identification system 100 can be easily measured.
  • the first measurement unit 110 it is possible to easily extract the narrow second measurement range in which the substance exists from the wide first measurement range. Further, the first measurement unit 110 only needs to be able to measure the intensity of scattered light, and thus the spectroscope 174 and ICCD 176 are not required unlike the second measurement unit 120.
  • the second measurement unit 120 irradiates a laser beam having a relatively short output pulse width of 30 fsec to 100 psec, and derives a spectrum of plasma light using laser induced breakdown spectroscopy. Therefore, the second measurement unit 120 is operated with a relatively high output energy such as 100 mJ to 2J.
  • a relatively high output energy such as 100 mJ to 2J.
  • laser light is applied to scattered particles, and the spectrum of the plasma light is acquired while the plasma reaches a stable thermal equilibrium. It takes time to receive
  • the second measurement unit 120 measures only the second measurement range in which the substance is determined to be present by the first measurement unit 110, that is, the range to be measured is narrow, the total measurement time is shortened. can do. Since it is sufficient to measure a narrow range such as the second measurement range, the laser unit with high output energy is obtained by repeatedly measuring the same range with a laser unit with relatively low output energy and superimposing the measurement results. It is also possible to maintain the same S / N ratio.
  • the first laser unit 160 and the second laser unit 170 have the following characteristics in order to realize a substance specifying process using two stages of laser light.
  • the laser light emitted from the first laser unit 160 only needs to have a light intensity capable of obtaining scattered light of the scattered material, so that the output energy is relatively low, such as 5 mJ to 100 mJ. It ’s enough.
  • the laser light emitted from the second laser unit 170 requires a relatively high output energy of 100 mJ to 2J in order to convert the scattered material into plasma.
  • the first laser unit 160 is used to obtain scattered light of the scattered material, so that it is sufficient to output laser light having a relatively long output pulse width of 5 nsec to 150 nsec.
  • the second laser unit 170 must output laser light having a relatively short output pulse width of 30 fsec to 100 psec in order to realize laser-induced breakdown spectroscopy.
  • FIG. 3 is a configuration diagram illustrating a schematic configuration of the light guide unit 162.
  • the laser light emitted from the first laser unit 160 passes through the first mirror 162a, is reflected by the common mirror 162b inclined by 45 degrees with respect to the light guide path, and is guided to the scanning unit 164. Further, the laser light emitted from the second laser unit 170 is reflected by the second mirror 162d tilted by 45 degrees with respect to the light guide path via the magnifying optical system 162c, and tilted by 45 degrees with respect to the light guide path. Further, the laser beam is reflected by the first mirror 162a, and is reflected by the common mirror 162b inclined at 45 degrees with respect to the light guide path and guided to the scanning unit 164, similarly to the laser beam of the first laser unit 160.
  • the first mirror 162a transmits the laser light of the first laser unit 160 and reflects the laser light of the second laser unit 170, thereby guiding the laser light of both the laser units 160 and 170.
  • the direction in which the laser beam of the first laser unit 160 irradiates in the scanning unit 164 coincides with the direction (coordinates) of the laser beam emitted from the second laser unit 170, after extracting the second measurement range, Even if the light source of the laser beam is switched from the first laser unit 160 to the second laser unit 170 in order to specify the substance existing in the two measurement ranges, the optical axis does not shift. Further, since the mechanical optical axis is not changed or corrected according to the switching of the laser unit, the switching time can be shortened.
  • FIG. 4 is a configuration diagram illustrating a schematic configuration of the light collecting unit 166.
  • Light incident on the scanning unit 164 from the outside by laser light irradiation is condensed through a concave mirror and a convex mirror in a condensing mechanism (telescope) 166a and guided to a dichroic mirror 166b.
  • the dichroic mirror 166b reflects light of a specific wavelength, here scattered light (infrared rays) generated according to the laser light irradiated by the first laser unit 160, and transmits light of other wavelengths (here, plasma light). .
  • the scattered light generated according to the laser beam is guided to the light detector 168, and the second laser unit 170 irradiates the laser beam. Then, the plasma light generated according to the laser light is guided to the light guide unit 166c. The plasma light guided to the light guide unit 166 c is guided to the spectroscope 174 through the optical fiber 172.
  • the light receiving system can be shared between the first measuring unit 110 and the second measuring unit 120, and the cost can be reduced.
  • the occupied volume can be reduced.
  • the 1st measurement unit 110 and the 2nd measurement unit 120 are good also as providing the condensing mechanism 166a in a different body, respectively.
  • FIG. 5 is a functional block diagram illustrating a schematic configuration of the substance identification device 130.
  • the substance identification device 130 includes a holding unit 180, an operation unit 182, a display unit 184, and a central control unit 186.
  • the holding unit 180 includes a ROM, a nonvolatile RAM, a flash memory, an HDD, and the like, and holds information necessary for specifying a substance from the physical spectrum.
  • the operation unit 182 includes an operation key, a cross key, a joystick, a touch panel superimposed on the display surface of the display unit 184, a remote controller, and the like, and receives an operation input from the user to the substance specifying device 130.
  • the display unit 184 includes a liquid crystal display, an organic EL (Electro Luminescence) display, and the like, and displays an operation result input through the operation unit 182, an intermediate result of specific processing (for example, a derived spectrum), a specified substance, and the like. To do.
  • an organic EL Electro Luminescence
  • the central control unit 186 is composed of a semiconductor integrated circuit including a central processing unit (CPU), a ROM storing programs, a RAM as a work area, and the like, and manages and controls the substance specifying device 130 as a whole. Further, the central control unit 186 functions as a range extraction unit 190, a spectrum acquisition unit 192, and a substance identification unit 194.
  • CPU central processing unit
  • ROM read-only memory
  • RAM random access memory
  • the central control unit 186 functions as a range extraction unit 190, a spectrum acquisition unit 192, and a substance identification unit 194.
  • FIG. 6 is a flowchart showing a process flow of the substance specifying method.
  • the operation of each functional unit of the central control unit 186 will be described according to a flowchart.
  • the range extraction unit 190 drives the drive unit 164b of the scanning unit 164 to move the laser light irradiation position to an arbitrary position within the first measurement range (S200).
  • the first measurement unit 110 is used, that is, the first laser unit 160 is irradiated with laser light, and the laser from the first laser unit 160 is detected by the photodetector 168.
  • the scattered light generated according to the light is detected, and the light intensity of the scattered light is measured based on the detection result of the light detector 168 (S202).
  • the range (the angle of the drive unit 164b) is set as the second measurement range, and is held in association with the light intensity of the scattered light (S206). If the scattered light intensity is less than the predetermined threshold (NO in S204), the process proceeds to step S208.
  • the range extraction unit 190 determines whether or not the entire first measurement range has been scanned (S208). If not all have been scanned (NO in S208), the laser beam irradiation position is moved in the predetermined scanning direction of the first measurement range (S210), and the processing from step S202 is repeated. Thus, scanning is performed within the first measurement range.
  • the spectrum acquisition unit 192 drives the driving unit 164b of the scanning unit 164 to adjust the irradiation position of the laser light to the second measurement range (S212). Then, in order to use the second measurement unit 120, the spectrum acquisition unit 192 stops the irradiation of the first laser unit 160 and irradiates the second laser unit 170 with the laser light (S214).
  • the spectrum acquisition unit 192 determines whether or not a predetermined time has elapsed in which the plasma of the scattered material stably reaches thermal equilibrium by laser-induced breakdown spectroscopy (S216). If the predetermined time has not elapsed (NO in S216), the processing from step S214 is repeated, and if the predetermined time has elapsed (YES in S216), it responds to the laser beam from the second laser unit 170 through the ICCD 176. The spectrum of the plasma light generated is acquired (S218).
  • the spectrum acquisition unit 192 determines whether or not the spectrum of the plasma light has been acquired for all ranges of the second measurement range extracted by the range extraction unit 190 (S220). If the spectrum of all the ranges has not been acquired (NO in S220), the irradiation position of the laser beam is moved to the next second measurement range (S222), and the processing from step S214 is repeated. In this way, all the second measurement ranges in which it is determined that the substance exists within the first measurement range are measured.
  • the substance specifying unit 194 is based on the spectrum of the plasma light acquired by the spectrum acquisition unit 192, for example, plasma Compare the spectral shape of the light and the peak ratio of the emission intensity of the decomposition product in the plasma substance with the model pattern of the spectrum and the peak ratio model value determined for each substance.
  • Specify S224. Since various existing techniques can be applied to the process of specifying a substance from the spectrum, detailed description thereof is omitted here.
  • the measurement unit using laser light is divided into two stages of the first measurement unit 110 and the second measurement unit 120.
  • the first measurement unit 110 extracts a range where the substance exists (second measurement range), and narrows the measurement range of the second measurement unit 120 by laser-induced breakdown spectroscopy that requires time for measurement to the second measurement range. This makes it possible to improve the efficiency of the measurement process and shorten the measurement time while maintaining the specific accuracy by laser-induced breakdown spectroscopy.
  • the measurement processing by the second measurement unit 120 can be increased, or the measurement time can be lengthened to improve the specific accuracy and measure.
  • the possible upper limit (limit distance) can be extended.
  • the second measurement unit 120 performs measurement using laser-induced breakdown spectroscopy.
  • the present invention is not limited to this.
  • DIAL DIfferential Absorption Lidar
  • nPEF n Photon Excited Other substance identifications such as Fluorescence
  • the present invention can be used for a substance specifying system and a substance specifying method for specifying an arbitrary substance.

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Abstract

　物質特定システム（１００）は、レーザ光を照射する第１レーザ部（１６０）と、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光検知器（１６８）と、を含む第１計測ユニット（１１０）と、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（１７０）と、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、光のスペクトルを導出するＩＣＣＤ（１７６）と、を含む第２計測ユニット（１２０）と、第１計測ユニットを通じて、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、第１計測範囲より狭い第２計測範囲を抽出し、その後、第２計測ユニットを通じて第２計測範囲に含まれる物質を特定する物質特定装置（１３０）と、を備える。

Description

物質特定システムおよび物質特定方法
　本発明は、任意の物質を特定する物質特定システムおよび物質特定方法に関する。
　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。
　エアロゾル状の放射性物質が空間に漏洩したり、拡散した場合、広範囲に亘り甚大な影響を及ぼすおそれがある。また、放射性物質に限らず、災害時においてエアロゾル状もしくはガス状の有害物質が大気中に拡散する場合がある。したがって、エアロゾル状もしくはガス状の飛散物質（放射性物質や有害物質等）が任意の空間や大気中に存在するか否かの監視が重要な技術的課題となっている。特に、飛散物質の迅速な発見、拡散予測、飛散物質への対応、および、人の避難等の観点から、遠隔から飛散物質の存在を把握する技術が要求されている。
　そこで、遠隔から飛散物質を特定する技術が検討されている。例えば、特許文献１においては、窒素ガスと対象ガスのラマン散乱光強度の強度比に基づいて遠隔の対象ガスの濃度を計測する。特許文献２においては、物体に一定波長のレーザ光を照射し、その散乱光からラマンスペクトル等を得て分析し、物体が爆発物等の危険物質を含有するか否か決定する。特許文献３においては、微量の標的物質をレーザ光で照射し、反射されたレーザ光とラマンリターン信号とに基づいて飛散物質を特定する。
　また、エアロゾルにレーザ光を照射し、その光励起によって生じる光の斑点の個数と輝度に基づいて特定の物質を区別する技術も開示されている（例えば、特許文献４）。
日本国特許第５１５９７９９号公報 日本国特表２０１２－５１３０２７号公報 日本国特開２０１２－４２４７１号公報 日本国特許第５０４６０７６号公報
　上述した技術では、飛散物質の種類や状態に応じた物質特定システムが用いられている。すなわち、予め飛散物質の種類や状態を仮定しなければ物質特定システムを選択することができなかった。したがって、災害現場等、飛散物質の種類や状態が予測不能な状況下においては適切に物質特定システムを選択できない可能性がある。
　そこで、各種飛散物質を特定可能なレーザ誘起ブレークダウン分光（ＬＩＢＳ：Laser-Induced Breakdown Spectroscopy）を用いた物質特定システムが検討されている。このような物質特定システムは、特定対象にパルスのレーザ光を照射し、このレーザ光によりプラズマ化されて高いエネルギー状態に励起された分解物が元のエネルギー状態に戻る際に放射される、物質固有の波長の光（以下、プラズマ光という）を測定して、その試料を構成する物質を特定する。
　レーザ誘起ブレークダウン分光を用いた物質特定システムにおいては、特定対象である飛散物質との距離が長い場合、高出力のレーザ装置が必要となる。また、飛散物質との距離や特定精度を高く維持するためには、特殊な波長やパルス幅等、特定の特性を有するレーザ装置が必要となり、物質特定システムが大規模になり、初期費用やその運用に多大なコストを要してしまう。これを補うべく、低出力のレーザ光で同一の測定範囲を繰り返し計測し、計測結果を積算し必要なＳ／Ｎ比を確保することも考えられる。しかしながら、この場合、計測時間が長時間化してしまい（例えば、Ｓ／Ｎ比を２倍増加させるために積算回数を４倍にする必要があり、これに伴って計測時間も４倍になる）、流動や拡散を伴う空間の広域計測に対し実用的な応答が得られない可能性がある。
　本発明は、このような課題に鑑み、レーザ誘起ブレークダウン分光による特定精度を維持しつつ、計測処理の効率化および計測時間の短縮化が可能な物質特定システムおよび物質特定方法を提供することを目的としている。
　本発明の第一の態様に係る物質特定システムは、レーザ光を照射する第１レーザ部と、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、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、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、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、第１計測ユニットを通じて、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、第１計測範囲より狭い第２計測範囲を抽出し、その後、第２計測ユニットを通じて第２計測範囲に含まれる物質を特定する物質特定装置と、を備える。
　本発明の第二の態様に係る物質特定システムは、レーザ光を照射する第１レーザ部と、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、第１レーザ部より出力エネルギーが高い第２レーザ部と、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、第１計測ユニットを通じて、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、第１計測範囲より狭い第２計測範囲を抽出し、その後、第２計測ユニットを通じて第２計測範囲に含まれる物質を特定する物質特定装置と、を備える。
　本発明の第三の態様に係る物質特定システムは、レーザ光を照射する第１レーザ部と、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、第１レーザ部より出力パルス幅の短い第２レーザ部と、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、第１計測ユニットを通じて、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、第１計測範囲より狭い第２計測範囲を抽出し、その後、第２計測ユニットを通じて第２計測範囲に含まれる物質を特定する物質特定装置と、を備える。
　本発明の第四の態様に係る物質特定システムは、上記第一ないし第三の態様に係る物質特定システムにおいて、第１レーザ部が照射したレーザ光および第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。
　本発明の第五の態様に係る物質特定方法は、レーザ光を照射する第１レーザ部と第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、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、第１計測ユニットを通じて、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、第１計測範囲より狭い第２計測範囲を抽出し、第２計測ユニットを通じて第２計測範囲に含まれる物質を特定する。
　本発明によれば、レーザ誘起ブレークダウン分光による特定精度を維持しつつ、計測処理の効率化および計測時間の短縮化が可能となる。
物質特定システムの概略的な構成を示した構成図である。 第１レーザ部と第２レーザ部とを比較するための説明図である。 導光部の概略的な構成を示した構成図である。 集光部の概略的な構成を示した構成図である。 物質特定装置の概略的な構成を述べた機能ブロック図である。 物質特定方法の処理の流れを示したフローチャートである。
　以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
（物質特定システム１００）
　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。
　物質特定システム１００では、災害現場等、飛散物質の種類や状態が予測不能な状況下においても、飛散物質の種類を問わず、飛散物質の特定精度を向上するため、レーザ誘起ブレークダウン分光を用いた物質特定処理を行う。しかし、物質特定システム１００から飛散物質までの距離や、飛散物質の特定精度の維持を考慮すると、高出力のレーザ誘起ブレークダウン分光が必要となり、初期費用やその運用に多大なコストを要する。ここで、相対的に低出力のレーザ光を用い、同一の範囲に対し繰り返し計測し、計測結果を積算して必要なＳ／Ｎ比を確保することが考えられる。しかしながら、全ての計測範囲の計測に低出力のレーザ光を用いると、計測時間が長時間（例えば、数分×１０００点）に亘ってしまう。例えば、Ｓ／Ｎ比を２倍増加させるためには積算回数を４倍にする必要があり、これに伴って計測時間も４倍になり、実用的ではない。
　本実施形態では、レーザ光を用いた計測ユニットを第１計測ユニット１１０と第２計測ユニット１２０との２段階に分ける。第１計測ユニット１１０は、物質の有無を検出できるレーザ光を用い広い範囲（以下、第１計測範囲という）の計測を短時間に行う。具体的には、第１計測ユニット１１０は、第１計測範囲から物質が存在する狭い範囲（以下、第２計測範囲という）を抽出する。第２計測ユニット１２０は、レーザ誘起ブレークダウン分光を用い、第２計測範囲のみをピンポイントに計測する。本実施形態では、この結果、計測時間の長時間化を回避することができる。第１計測ユニット１１０と第２計測ユニット１２０の詳細は後述する。
　物質特定装置１３０は、第１計測ユニット１１０および第２計測ユニット１２０からそれぞれ計測結果を受信し、第１計測範囲から物質が存在する第２計測範囲を抽出したり、第２計測範囲に存在する物質を特定したりする。物質特定装置１３０の詳細は後述する。
　空調装置１４０は、物質特定システム１００においてレーザ部（後述する第１レーザ部１６０と第２レーザ部１７０）を収容するほぼ密閉された空間の温度および圧力を調整する。移動ユニット１５０は、一体的に構成された物質特定システム１００自体を移動させるために設けられる。したがって、本実施形態の物質特定システム１００は、様々な場所で飛散物質の特定処理を実現できる。
　以下、第１計測ユニット１１０、第２計測ユニット１２０、物質特定装置１３０の順にその動作を詳述する。
（第１計測ユニット１１０と第２計測ユニット１２０）
　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。
　第１レーザ部１６０は、例えば赤外レーザ装置で構成され、ナノオーダーのレーザ光を照射する。導光部１６２は、第１レーザ部１６０が照射したレーザ光を走査部１６４に導光する。走査部１６４は、導光部１６２から受光したレーザ光を外部に出力し、外部から受光した散乱光を集光部１６６に導光する反射鏡１６４ａと、反射鏡１６４ａの反射角を調整する駆動部１６４ｂとを含んで構成される。この構成により、走査部１６４は第１計測範囲内を走査することができる。集光部１６６は、走査部１６４に導光された外部からの散乱光を集光する。光検知器１６８は、集光部１６６で集光された散乱光を検知する。
　第２計測ユニット１２０は、図１中に二点鎖線で示すように、第２レーザ部１７０と、導光部１６２と、走査部１６４と、集光部１６６と、光ファイバ１７２と、分光器１７４と、ＩＣＣＤ（Intensified Charge Coupled Device）１７６とを含んで構成される。このうち、導光部１６２と、走査部１６４と、集光部１６６との機能は、その対象が第２レーザ部１７０のレーザ光であることを除き第１計測ユニット１１０で説明した機能と実質的に等しい。
　第２レーザ部１７０は、フェムト秒レーザ装置で構成され、フェムトオーダーのレーザ光を発する。光ファイバ１７２は、集光部１６６が集光したプラズマ光を分光器１７４に導光する。分光器１７４は、光ファイバ１７２から受光したプラズマ光を波長毎に分散させる。ＩＣＣＤ１７６は、分光器１７４が分散したプラズマ光に基づいて波長に対するプラズマ光の強度（スペクトル）を導出する。また、分光器１７４とＩＣＣＤ１７６とは第２受光部として機能する。
　以下では、第１計測ユニット１１０と第２計測ユニット１２０との比較を行い、両者の適正について説明し、その後、導光部１６２と集光部１６６の構成を詳述する。
（第１計測ユニット１１０と第２計測ユニット１２０との比較）
　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２を参照すると、第１計測ユニット１１０では、５ｎｓｅｃ～１５０ｎｓｅｃの相対的に長い出力パルス幅のレーザ光を照射し、ミー散乱による単純な散乱光を計測する。また、第１計測ユニット１１０では、パルスあたり５ｍＪ～１００ｍＪといったように相対的に低い出力エネルギーのレーザ光が利用されているが、散乱光の受信の用途だけであれば、このような低出力のレーザ光で十分足りる。散乱光の計測では、レーザ光の照射から散乱光の受信まで時間を要さないので、対象とする範囲の計測時間を短縮可能である。また、散乱光の計測では、第１計測範囲における位置や物質特定システム１００からの距離を容易に測定できる。こうして、第１計測ユニット１１０において、広い第１計測範囲から、物質が存在する狭い第２計測範囲を容易に抽出することが可能となる。また、第１計測ユニット１１０は、散乱光の強度を測定できれば足りるので、第２計測ユニット１２０のように分光器１７４やＩＣＣＤ１７６を要さない。
　一方、第２計測ユニット１２０では、３０ｆｓｅｃ～１００ｐｓｅｃの相対的に短い出力パルス幅のレーザ光を照射し、レーザ誘起ブレークダウン分光を用いてプラズマ光のスペクトルを導出する。そのため、第２計測ユニット１２０は、１００ｍＪ～２Ｊといった相対的に高い出力エネルギーで運用される。また、レーザ誘起ブレークダウン分光を用いた物質特定処理では、飛散粒子にレーザ光を当て、プラズマが安定的な熱平衡に達した状態でプラズマ光のスペクトルを取得するため、レーザ光の照射からプラズマ光の受信まで時間を要す。しかし、第２計測ユニット１２０は、第１計測ユニット１１０で物質が存在すると判定された第２計測範囲のみを計測するため、すなわち、計測対象となる範囲が狭いため、総合的な計測時間を短縮することができる。なお、第２計測範囲といった狭い範囲を計測すれば足りるので、出力エネルギーが相対的に低いレーザ部によって同一の範囲に対し繰り返し計測を行い、計測結果を重畳することで、出力エネルギーが高いレーザ部と同等のＳ／Ｎ比を維持することもできる。
　このように第１計測ユニット１１０による第２計測範囲の抽出と、第２計測ユニット１２０による物質特定との２段階に分割することで、特定精度を維持しつつ、計測処理の効率化および計測時間の短縮化が可能となる。２段階のレーザ光による物質特定処理を実現すべく、第１レーザ部１６０と第２レーザ部１７０は、以下の特徴を有する。
　上述したように、第１レーザ部１６０から照射されるレーザ光は、飛散物質の散乱光を得られる光強度を有すればよいので、５ｍＪ～１００ｍＪといったように相対的に低い出力エネルギーであれば足りる。これに対し、第２レーザ部１７０から照射されるレーザ光は、飛散物質をプラズマ化するため、１００ｍＪ～２Ｊといった相対的に高い出力エネルギーが必要となる。
　また、上述したように、第１レーザ部１６０は、飛散物質の散乱光を得るために用いられるので、５ｎｓｅｃ～１５０ｎｓｅｃの相対的に長い出力パルス幅のレーザ光を出力できれば足りる。これに対し、第２レーザ部１７０は、レーザ誘起ブレークダウン分光を実現すべく、３０ｆｓｅｃ～１００ｐｓｅｃの相対的に短い出力パルス幅のレーザ光を出力しなければならない。
（導光部１６２）
　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。
　このように、第１ミラー１６２ａにおいて、第１レーザ部１６０のレーザ光を透過させ、かつ、第２レーザ部１７０のレーザ光を反射させることで、両レーザ部１６０、１７０のレーザ光の導光路を共通化できる。こうして、走査部１６４における第１レーザ部１６０のレーザ光が照射する方向と、第２レーザ部１７０のレーザ光が照射する方向（座標）が一致するので、第２測定範囲を抽出した後、第２測定範囲に存在する物質を特定するためレーザ光の発光源を第１レーザ部１６０から第２レーザ部１７０に切り替えたとしても、その光軸がずれることがない。また、レーザ部の切替に応じて機械的な光軸の変更や補正を伴わないので、切替時間を短縮することができる。
（集光部１６６）
　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。
　このように、走査部１６４に入射した光を同一の集光機構１６６ａを通じて集光することで、第１計測ユニット１１０と第２計測ユニット１２０とで受光系の共通化を図ることができ、コストおよび占有体積を削減することが可能となる。ただし、第１計測ユニット１１０と第２計測ユニット１２０とがそれぞれ別体に集光機構１６６ａを備えるとしてもよい。
（物質特定装置１３０）
　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。
　中央制御部１８６は、中央処理装置（ＣＰＵ）、プログラム等が格納されたＲＯＭ、ワークエリアとしてのＲＡＭ等を含む半導体集積回路で構成され、物質特定装置１３０全体を管理および制御する。また、中央制御部１８６は、範囲抽出部１９０、スペクトル取得部１９２、物質特定部１９４として機能する。
　図６は、物質特定方法の処理の流れを示したフローチャートである。以下、中央制御部１８６の各機能部の動作をフローチャートに従って説明する。
　まず、第２計測範囲の抽出処理が行われる。範囲抽出部１９０は、走査部１６４の駆動部１６４ｂを駆動し、レーザ光の照射位置を第１計測範囲内の任意の位置に移動する（Ｓ２００）。また、照射位置の移動（走査）と並行して、第１計測ユニット１１０を用い、すなわち、第１レーザ部１６０にレーザ光を照射させ、光検知器１６８にて第１レーザ部１６０からのレーザ光に応じて生じる散乱光を検知し、光検知器１６８の検知結果に基づいて散乱光の光強度を計測する（Ｓ２０２）。
　そして、光検知器１６８が検知した散乱光の光強度が所定の閾値以上であるか否か判定される（Ｓ２０４）。散乱光の光強度が所定の閾値以上であれば（Ｓ２０４におけるＹＥＳ）、その範囲（駆動部１６４ｂの角度）を第２計測範囲とし、散乱光の光強度と対応付けて保持する（Ｓ２０６）。また、散乱光の光強度が所定の閾値未満であれば（Ｓ２０４におけるＮＯ）、ステップＳ２０８に処理を移行する。
　続いて、範囲抽出部１９０は、第１計測範囲を全て走査したか否か判定する（Ｓ２０８）。全て走査していなければ（Ｓ２０８におけるＮＯ）、レーザ光の照射位置を第１計測範囲の予め定められた走査方向に移動し（Ｓ２１０）、ステップＳ２０２からの処理を繰り返す。こうして、第１計測範囲内で走査が行われる。
　第１計測範囲を全て走査したと判定されれば（Ｓ２０８におけるＹＥＳ）、物質特定処理に移行する。スペクトル取得部１９２は、走査部１６４の駆動部１６４ｂを駆動して、レーザ光の照射位置を第２計測範囲に合わせる（Ｓ２１２）。そして、スペクトル取得部１９２は、第２計測ユニット１２０を用いるべく、第１レーザ部１６０の照射を停止して第２レーザ部１７０にレーザ光を照射させる（Ｓ２１４）。
　そして、スペクトル取得部１９２は、レーザ誘起ブレークダウン分光により飛散物質のプラズマが安定的に熱平衡に達している状態となる所定時間が経過したか否か判定する（Ｓ２１６）。所定時間が経過していなければ（Ｓ２１６におけるＮＯ）、ステップＳ２１４からの処理を繰り返し、所定時間が経過していれば（Ｓ２１６におけるＹＥＳ）、ＩＣＣＤ１７６を通じて、第２レーザ部１７０からのレーザ光に応じて生じるプラズマ光のスペクトルを取得する（Ｓ２１８）。
　続いて、スペクトル取得部１９２は、範囲抽出部１９０により抽出された第２計測範囲の全ての範囲についてプラズマ光のスペクトルを取得したか否か判定する（Ｓ２２０）。全て範囲のスペクトルを取得していなければ（Ｓ２２０におけるＮＯ）、レーザ光の照射位置を次の第２計測範囲に移動し（Ｓ２２２）、ステップＳ２１４からの処理を繰り返す。こうして、第１計測範囲内で物質が存在すると判定された全ての第２計測範囲が計測される。
　また、第２計測範囲の全ての範囲についてプラズマ光のスペクトルを取得していれば（Ｓ２２０におけるＹＥＳ）、物質特定部１９４は、スペクトル取得部１９２が取得したプラズマ光のスペクトルに基づき、例えば、プラズマ光のスペクトルの形状やプラズマ化した物質における分解物の発光強度のピーク比について、物質毎に定められたスペクトルのモデルパターンやピーク比のモデル値と比較し、第２計測範囲に存在する物質を特定する（Ｓ２２４）。スペクトルから物質を特定する処理については、既存の様々な技術を適用できるので、ここでは、その詳細な説明を省略する。
　以上、説明したように、本実施形態においては、レーザ光を用いた計測ユニットを第１計測ユニット１１０と第２計測ユニット１２０との２段階に分ける。第１計測ユニット１１０によって物質が存在する範囲（第２計測範囲）を抽出し、測定に時間を要するレーザ誘起ブレークダウン分光による第２計測ユニット１２０の計測範囲を、その第２計測範囲に絞る。これにより、レーザ誘起ブレークダウン分光による特定精度を維持しつつ、計測処理の効率化および計測時間の短縮化が可能となる。
　また、計測時間の短縮化により、利用可能な計測時間に有余がある場合、第２計測ユニット１２０による計測処理を増やすことができ、または、計測時間を長時間化でき、特定精度の向上や測定可能な上限（限界距離）の延長も可能となる。
　以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
　例えば、上述した実施形態においては、第２計測ユニット１２０において、レーザ誘起ブレークダウン分光を用いて計測しているが、かかる場合に限らず、例えば、ＤＩＡＬ（DIfferential Absorption Lidar）やｎＰＥＦ（n Photon Excited Fluorescence）等といった他の物質特定を用いることもできる。
　本発明は、任意の物質を特定する物質特定システムおよび物質特定方法に利用することができる。
１００　物質特定システム
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 (7)

  1. 　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、
    を備える物質特定システム。
  2. 　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請求項１に記載の物質特定システム。
  3. 　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。
  4. 　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レーザ部より出力エネルギーが高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、
    　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、
    を備える物質特定システム。
  5. 　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、
    　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、
    を備える物質特定システム。
  6. 　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から５のいずれか１項に記載の物質特定システム。
  7. 　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。
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