2022, Aug.
No.

404

CONTENTS
レーザー誘起ブレークダウン分光法を利用したコンクリート構造物の遠隔塩分評価手法の開発
放射性廃液中の元素をレーザー光で分別回収〜研究成果をプレスリリース〜
レーザー総研オープンセミナー
レーザー技術の最先端〜レーザー加工からインフラ診断まで〜を開催
主な学会報告予定

ISSN 0914-9805【表 紙 図】高 架 橋
でのリモート塩害評価試験の様子

レーザー誘起ブレークダウン分光法を利用したコンクリート構造物の遠隔塩分評価手法の開発
染川智弘
中日本ハイウェイ・エンジニアリング名古屋 名古屋通義
レーザー計測研究チーム◆コンクリート構造物の塩害を遠隔から評価

日本ハイウェイ・エンジニアリング名古屋と連携し、高架橋やトンネルなどのコンクリート構造物では、遠隔測定が可能なレーザー誘起ブレークダウン分光

海からの飛来塩分や、凍結防止剤の散布による塩化物（Laser Induced Breakdown Spectroscopy: LIBS）をの供給により、コンクリートが剥落するなどの塩害劣利用した塩害評価手法を開発している。

化が深刻化している。塩害劣化により起こる被害を効

本稿では、構築した可搬型リモートLIBSシステムを率的に防ぐには、コンクリートに含有される塩分量の用い、実際の高架橋を計測対象にフィールド試験を変化を定期的にモニターしておくことが重要である。

行った結果について報告する。可搬型の本システムはコンクリート構造物の塩分量は通常、構造物からコン現場への移動が容易であり、アクセスが難しい点検箇

クリートコアを採取し粉砕した試料を用いた電位差滴所での塩害評価が可能となる。

定法により測定するが、コアの採取および室内試験に◆可搬型リモートLIBSシステム

時間を要するため、現場でのリアルタイムな塩害判別図1に可搬型リモートLIBSシステムの外観を示す。

ができないという課題がある。またコアの採取位置に計測ヘッドは横方向の360°回転、縦方向の90°までの仰よっては足場を組まなければならず、時間と費用も必角の変更が可能である。計測ヘッド内の凹凸レンズ対要となる。この課題を解決するため当研究所では、中間距離の調整により、構造物から約5〜10 m離れた位

公益財団法人レーザー技術総合研究所

レーザー･クロス

次ページへつづくレーザー誘起ブレークダウン分光法を利用したコンクリート構造物の遠隔塩分評価手法の開発◆高架橋でのフィールド試験
表紙図に金沢地区にある高架橋ランプ橋の橋台を対象とした遠隔LIBS測定試験の様子を、図2に測定されたLIBSスペクトルをそれぞれ示す。測定距離は 5 mとし、レーザーはほぼ水平に照射した。表紙図に示したA、Bの位置でそれぞれ測定されたのが図2に示した
LIBSスペクトルである。波長589.6 nmの鋭い輝線はNaの信号、長波長側の波長616.6 nmにピークを持つや【図1】可搬型リモートLIBSシステムやブロードな信号がCaの信号である。NaのLIBS信号強度が測定位置によって異なっていることから、Naと置からのリモートLIBS測定が可能となる。レーザー電Caの信号強度比を塩分濃度の指標として利用できる。

源、ミニ分光器、制御用ノートPCは車輪付きのラック

図3は、塩分濃度が異なるモルタル供試体を5m離れに搭載した。電源には1.5 kVAの可搬型インバータ発た位置からそれぞれ測定したLIBS信号強度比である。

電機を用いており、システム全体の移動も容易である。

横軸は供試体中の塩素濃度、縦軸はNaのLIBS信号強使用したレーザーはフラッシュランプ励起のナノ秒パ度をCaのLIBS信号強度で割った比率である。測定誤

ル ス レ ー ザ ー（Quantel社 製Q-smart450、波 長1064差として5回測定時の標準偏差をあわせて示した。塩nm、繰り返し10 Hz、パルス幅6 ns、パルスエネルギー分を添加しなかったモルタルに対してもNaの輝線が観210 mJ）である。レーザー照射により壁面に発生する測されているが、これはモルタル自身に含まれるNa成プラズマ発光信号は、1000 nm以上の長波長域の光を分に由来するものと考えられる。図3より、塩素濃度カットするフィルターで励起レーザー波長成分を除去が5kg/m3までの領域では、LIBS発光強度と塩素濃度した後、レンズで光ファイバーに導かれ、ミニ分光器に間には線形関係が成立していることがわかる。コン（Brolight社製BIM-6002A-01-S02L02F06G01、計測

クリート構造物では、鉄筋部分の腐食が発生する塩化

可能波長範囲：350 〜 1050 nm、波長分解能：1.4 nm）

物イオンの濃度限界は1.2 〜 2.5 kg/m3程度とされていにより計測される。通常のLIBS測定では高速時間ゲーる。この限界濃度は図3の線形領域内であることから、ト測定が可能なICCDカメラを利用することで測定の本手法は、コンクリート構造物の塩化物イオン濃度をSN比を向上させているが、本システムでは信号強度が遠隔から計測し、塩害の程度を評価しうる検査システ

大きいNaの輝線を測定に利用していること、また現場ムとして利用可能と考えられる。

で使用するためには可搬性の良い装置が求められるた◆まとめと今後の展開

め、小型の分光器を採用した。

【図2】高架橋で測定されたリモートLIBSスペクトル
A、Bは測定位置（表紙図を参照）を示す

2

コンクリート構造物の塩害を遠隔から評価する手法【図3】供試体の塩化物イオン濃度に対するLIBS信号強度比（Na/Ca）

として、可搬型のリモートLIBSシステムを開発し、金するとともに、ハンディタイプの小型測定システムの沢 地 区 の 高 架 橋 に て 実 証 試 験 を 行 っ た。Naの 波 長開発に向けた検討を行う予定である。

589.6 nmの輝線とCaの波長616.6 nmの輝線の比を利用

参考文献：することで、5 m離れた位置からのコンクリート構造物の塩害評価に期待できることがわかった。今後は、染川智弘、名古屋通義、藤田雅之：レーザー研究、50巻、6号、pp318-321、2022年

さらに遠距離からの測定や定量評価手法について検討

TOPICS

放射性廃液中の元素をレーザー光で分別回収〜研究成果をプレスリリース〜
高レベル放射性廃棄物の地層処分では、廃棄物の減容が重要な課題です。特にアメリシウム（Am）のような有害性の高い長寿命核種の分別が望まれています。当研究所では、日本
原子力研究開発機構、大阪公立大学と共同で、溶液中の光化学反応を利用する手法の研究を行ってきました。このたび、Amに特徴的な波長のパルスレーザーを硝酸水溶液中のAmに照射することにより酸化反応が誘起されること、この原理を利用して他のランタノイドが混在した水溶液から光酸化されたAmのみを分離・回収できることを実証しました。この結果は、本手法が放射性廃棄物の新たな分別原理となる可能性や、希少金属の超高純度精製法などへの応用にも期待できることを示しています。この成果は「Science Advances誌」に掲載されるとともに、5月20日、原子力機構よりプレスリリースされ、日刊工業新聞、電気新聞などに掲載されました。
詳細については原子力機構のHP（https://www.jaea.go.jp/02/press2022/p22052003/）をご覧下さい。

NEWS
レーザー総研オープンセミナー

レーザー技術の最先端〜レーザー加工からインフラ診断まで〜を開催■ILTオープンセミナーを大阪で開催
去る7月20日、マイドームおおさか（大阪市中央区）
にてレーザー総研オープンセミナー「レーザー技術の最先端〜レーザー加工からインフラ診断まで〜」（令和3年度研究成果報告会）を開催いたしました。コロナ禍の影響から、大阪では3年ぶりのリアル開催となりました。セミナーでは、レーザー加熱3Dプリンターにより月面模擬砂や硅砂などの土質材料から建材を造形する技術、高出力レーザーの大気中長距離伝送を可能にする可変形鏡の開発、レーザーの高輝度化のためのコ
ヒーレントビーム結合技術、漏えいした有害物質の種類を遠隔からモニターできる共鳴ラマンライダーの開発、コンクリート壁の厚さを遠隔から判別するレー【写真1】ILTオープンセミナー

3ザー計測技術、紫外レーザーによりシリコーン油をガラス化し3D構造を形成する技術など、レーザー応用に関するさまざまな技術の基礎と現状について解説し、当研究所の最新の研究成果を報告いたしました。またセミナー後には研究員全員がポスター発表を行いました。コロナ禍の影響が残る中にもかかわらず多数のご参加をいただきました。

■「泰山賞」贈呈式
今年で14回目を迎えた「泰山賞」の贈呈式を行いました。今回は次の方が受賞され、井澤靖和所長より賞状と記念品を贈呈いたしました。
【レーザー進歩賞】「光渦レーザーの開発とその応用の開拓」
千葉大学大学院工学研究院教授

尾松孝茂氏

■特別講演
「光渦レーザーの開発と物質科学への展開」【写真2】ILT展示ブースを用いた新しい研究についてご紹介いただきました。

■「光・レーザー関西」に出展
7月20、21日にマイドームおおさかにて光・レーザー

泰山賞を受賞された尾松孝茂教授より「光渦レーに関する関西発の技術展示会「第4回 光・レーザー関西ザーの開発と物質科学への展開」と題しご講演いただ2022」（主催：株式会社オプトロニクス社）が開催されきました。光渦はらせん状の波面を持つ光で、軌道角ました。画像計測機器に関する使えるセンサ技術展

運動量を持つという従来の光にはない性質を備えてい2022」、「使えるセンサ・シンポジウム2022」も同時開ます。尾松教授は光渦レーザーの開発やレーザー加工催されました。当研究所は、併催イベントとしてオーへの応用など、その先駆けとなる成果を数多く発表さプンセミナーの開催、ならびに技術紹介の展示を行いれています。講演では、金属や半導体上に大きさ数μました。展示ブースでは技術紹介ビデオの上映のほか、mの螺旋状の針（螺旋ニードル）を作成する技術や、光パネル展示や本誌のバックナンバーの配布、技術相談重合反応を利用した螺旋ファイバーの作成など、光渦を行いました。当日は多くの方にご来訪いただき、貴重なご意見をいただきました。

■おわりに今年の11月9日には、「光とレーザーの科学技術フェア2022」（於：東 京都立産業貿易センタ ー 浜 松 町 館）に合わせ研究成果報告会を東京で開催いたします。ぜひご参加ください。
【写真3】泰山賞贈呈式（左から井澤靖和所長、尾松孝茂教授、藤田雅之主席研究員）【写真4】ポスター発表会場

主な学会報告予定
9月20日（火）〜23日（金） 第83回応用物理学会秋季学術講演会（東北大学川内北キャンパス＋オンライン）
ハイク コスロービアン 「Investigations of wavelength-tunable nanosecond laser pulse compression
characteristics by SBS technique」
染川智弘 「フラッシュ共鳴ラマンライダーによるSO2ガスの漏えい検知技術の開発」
Laser Cross No.404 2022, Aug.

http://www.ilt.or.jp

発行／公益財団法人レーザー技術総合研究所 編集者代表／谷口誠治 〒550 - 0004 大阪市西区靱本町1-8-4 大阪科学技術センタービル4F TEL(06)6443-6311 FAX(06)6443-6313

掲載記事の内容に関するお問い合わせは、編集者代表･谷口誠治（E-mail:taniguchi@ilt.or.jp）
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