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図4-14:低濃度のNa試料によるLIF信号例
飽和しない領域で行なった.
検量線と検知下限
4.2.4
図4-14は低濃度のNa信号波形の例である. このように10pg/cm3の低い濃度でも良好な SN比で信号を検知することができた. その際蛍光信号より少し前に小さなスパイク(〆 これはフラッシュと同時に現れる信号で， 試料を入れないでフラッシュ 印)が見られる.
この信 のみさせたときにも確認されることから試料とは無関係の信号であると思われる.
フラッシュ時の衝撃波によるプラズ 号は連続的に残留蛍光がでているときに現れるので，
詳しい原因は明らか マ強度の揺らぎに伴う残留蛍光変化から生じたものと考えられるが，
この信号と蛍光信号とは時間的にずれているので区別することができる.
これはフラッシュを行なうと LIF信号後にOレベルが大きく落ち込んでいるが，
でない. しかし，
また，
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図4-15: CWレーザーを励起源としたときのNa原子検量線
そのショックで残留蛍光が大きく減少することによるレベルの変化である. 一旦減少した 残留蛍光は数十秒で元のレベルに戻る.
測定はPMTの前に1/20のNDフィルターを入れて行なったので， 10pg/mlのときの ロックインアンプによるLIF信号積分値は30μVという値に相当する. しかしながら， Iヌ 4-14に示したように， 希釈に使用した純水のみを滴下した場合にも若干の蛍光信号が見ら れた. 水を滴下しないでフラッシュしでも信号が現れないことから， この蛍光は使用した 希釈水中に残存したNa分と考えられ， 濃度に換算すると約20pg/C1n3に相当する.
刈4-15は広い濃度域に対する検量線である. Na濃度100ng/cm3付近から検量線に曲が りが生じ， 約4桁のダイナミックレンジを持っていることがわかった. また， 同一条件で 10ng/cm3のNa原子を10団連続で測定したときのLIF信号ばらつきを図4-16に示す. 信 号強度の標準偏差はσ= 516μVで， 信号強度に 対する割合は8.5%であった . これは実用的
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図4-16:同一条件での連続測定によるLIF信号再現性(Na濃度10ngjcm3)
にも十分な再現性を持っているといえる.
図4-17は信号以外にPMTで検知さ れる DC成分の光をロックイン増幅器で見たもので ある. ①はプラズマ放電は行なわずレーザーの容器散乱による迷光をモニターしたもの，
①はプラズマのみをつけた場合に見られる背景光で， 位相の関係で負の値になっている.
①はレーザーとプラズマを同時につけたときの背景光で， 残留蛍光による寄与が加わって いる. ①~③はし、ずれも連続光なのでロックイン増幅器のオフセッ ト調整によって除くこ したがって， 信号の検知下限は信号Sと その揺らぎ成分がSN比を決める.
とができるが，
この3成分の揺らぎNの比で決まるものと考えられる. 今回の実験では信号と区別できな い揺らぎの振幅はN=2μV程度であったので， SjN=2を検知下限と考えれば約4pgjcm3と なる. 使用した試料水は10μなのでこの濃度の試料中に含まれるNa原子数は109個， 重 さはわずか4 X 10-14g( 40fg)となる.
以上の実験結果によって得られた検知下限を4.1節で考察した信号と雑音の観点から見る と以下のようになる. 4.1.1で計算したように本実験でのLIF信号の数は非常に多く， ンョツ
LIF光は肉眼 ト雑音は無視できるものと思われる. 実際希釈水のみを注入した場合でも，
でも十分検知できる程強く， PMTを飽和させないためにNDフィルターを挿入せねばなら
240
160
PLASMA
③
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