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LIBS の不思議な力: レーザーはどのようにして物質を瞬時に粉砕し、その構成を明らかにするのか?
レーザー誘起バースト分光法 (LIBS) は、強力な超レーザーパルスを励起源として使用する原子発光分光法です。集束したレーザー光を使用してプラズマを形成することにより、サンプルが気化され励起されます。プラズマは、集束されたレーザー光が特定の光破壊閾値に達すると形成されます。この閾値は通常、環境とターゲット材料によって異なります。
2000 年から 2010 年にかけて、米国陸軍研究所 (ARL) は、危険物質の検出に重点を置いて、LIBS 技術の潜在的な拡張に関する研究を実施しました。
この期間のアプリケーションには、爆発性残留物やその他の危険物質の遠隔検出、プラスチック地雷の識別、さまざまな金属合金やポリマーの材料特性評価などがあります。 ARL の研究結果は、LIBS がエネルギーのある物質とエネルギーのない物質を区別できる可能性があることを示唆しています。
2003 年には、広帯域の高解像度分光計が商品化され、LIBS システムは低濃度の化学元素を高感度に検出できるようになりました。
2000年から2010年にかけて、ARLのLIBS応用研究には、ハロン代替物質の検出テスト、土壌や塗料中の鉛検出用のポータブルLIBSシステム、さまざまなガス環境におけるアルミニウムと酸化アルミニウムのスペクトル放出の研究などが含まれていました。また、検出の実証も行われました。地質物質、プラスチック地雷、爆発物、化学兵器および生物兵器の識別能力。
2010 年代、LIBS は 2015 年まで現場で展開できる数少ない分析技術の 1 つと考えられていましたが、最近の研究では小型化とポータブル システムに重点が置かれています。 LIBS の産業用途としては、物質混合物の検出、鋼鉄中の介在物の分析、二次冶金におけるスラグ分析、燃焼プロセスの分析、特定の物質回収タスクにおける効率的な識別などがあります。
LIBS は医薬品サンプル分析にも広く使用されており、データ分析技術によってさらに拡大しています。
最近の研究では、LIBS は定性および定量化学分析に適した、迅速かつ破壊が最小限の食品分析ツールとして研究されており、プロセス分析技術 (PAT) またはポータブル ツールとしての使用が検討されています。牛乳、ベーカリー製品、お茶、植物油、水、シリアル、小麦粉、ジャガイモ、ナツメヤシ、さまざまな種類の肉など、さまざまな食品が LIBS を使用して分析されています。
いくつかの研究では、特定の食品の不純物混入を検出する可能性があることが示されています。 LIBS は、肉における有望な元素イメージング技術としても評価されています。 2019年、ヨーク大学とリバプール・ジョン・ムーア大学の研究者らは、LIBSを使用してアイルランドのコナーズ島で12匹のヨーロッパカキ（Ostrea edulis）の残骸を調査しました。結果は、先史時代の季節行動と生物多様性を決定するためのLIBSの応用を強調しています。年齢そして成長のプロセス。
この技術の発展は、軍事、産業、あるいは生活のあらゆる側面において、間違いなく分析能力の向上に向かっています。
短パルスレーザーを用いたLIBS技術が徐々に研究分野に導入されてきました。この方式は、超高速レーザーパルスを集束させてガス中にプラズマ柱を生成します。生成された自発光プラズマは、低連続性と細い線幅に優れています。この現象は、高密度媒体内の強力なレーザーパルスによって引き起こされる強度クランプと繊維化プロセスの間のバランスによって発生し、それによってさらなる多光子/トンネルイオン化プロセスが回避され、材料分析に大きな可能性を示しています。
では、LIBS 技術が発展するにつれて、私たちはレーザー技術によってもたらされるさらなる変化を受け入れ、日常生活への応用の可能性を最大限に活用する準備ができているのでしょうか?
