レーザー誘起ブレークダウン分光（LIBS）に関連するアブレージョンクレーターの特性評価

LIBS測定に関連するアブレージョンクレーターの大きさと深さの研究を実施しました。3D光学式形状測定装置S neoxの共焦点モードを使用してクレーターを分析しました。これを目的として、1、3、8、10、15、20回のレーザー投射による6つのアブレージョンクレーターを形成しました（図3）。最初の定性的観察で、クレーターには薄暗い光輪が付いており、衝撃によって物質が高温加熱されていることが確認されました。これは熱影響部（HAZ）と呼ばれ、レーザーアブレーションとしてよく知られています。

形成されたすべてのクレーターの、クレーター寸法の平均は約800 µm x 400 µmです。投射20回で形成されたクレーターをさらに詳しい研究の対象としました（図4）。実際は、クレーター内でさらに深く窪んだ約160 µm x 100 µmの部分を観察しました。それぞれのアブレージョンクレーターで同じように観察を実施しました。

各クレーターで取得したプロファイルはクレーターの深さが投射回数に伴って増加することを示す（図5）。20回投射後のサンプルの最も深い部分の窪みは約100 µm。

EasyLIBS分析計では、形成されたクレーターとの境界に幅の広い均一な輪を観察できます（図6）。全体的にクレーターは非常に平坦で浅く、溶融塊が形成されクレーター内に残り、放出していないように見られます。

試験室用分析計で実施した測定では、クレーター周辺全体に物質の放出が確認できます（図7）。また、試験室用分析計を使用して形成したクレーターはすべて、物質が堆積する「エッジ」があります。コインの表面に関するこれらのエッジの高さは、投射回数によって4 µm～20 µmの範囲で変化します。

表1は、EasyLIBSと試験室用分析計を使用して異なる投射回数で形成したクレーターの深さの比較を示しています。さらに、図8と図9は両LIBS分析計で50回および500回投射した後の2D画像をそれぞれ示しています。