측정 및 수소 원자와 이원자 분자 무조건, C 분석<sub> 2</sub>, CN, 및 티오 스펙트럼 뒤에 오는 레이저 광에 의한 고장
Summary
시간이 해결 원자와 이원자 분자 종은 LIBS를 사용하여 측정된다. 스펙트럼은 Nd 개의 광학 항복 플라즈마의 생성 다음 다양한 시간 지연에 수집된다 : YAG 레이저 방사선 및 전자 밀도와 온도를 추론하기 위해 분석된다.
Abstract
이 작품에서 우리는 레이저 유도 광학 고장 다음 원자와 이원자 스펙트럼의 시간 분해 측정을 제시한다. 일반적인 LIBS 배열이 사용됩니다. 1,064 ㎚의 기본 파장에서 10 Hz의 주파수에서 YAG 레이저 : 여기서 우리는 다코타를 운영하고 있습니다. 190 엠제이 / 펄스의 anenergy와 14 나노초 펄스는 광학 고장 또는 공기에 레이저 어블 레이션에서 플라즈마를 생성하기 위해 50 ㎛ 스폿 크기에 초점을 맞추고있다. 마이크로 플라즈마는 0.6 m 분광기의 입구 슬릿에 결상하고, 스펙트럼을 강화 선형 다이오드 어레이 격자 1800 홈 / mm 광학 채널 분석기 (OMA) 또는 ICCD를 사용하여 기록됩니다. 관심의 전자 밀도를 추론 할 수있는 수소 발머 시리즈의 스탁 – 확대 원자 라인입니다. 우리는 또한 알루미늄 일산화탄소 (ALO)의 이원자 방출 스펙트럼에서 온도 측정 정교, 탄소 (C 2), 시안 (CN), 및 티타늄 일산화탄소 (티오).
실험 절차는 다음과 같습니다 wavelength 감도 교정. 기록 된 분자 스펙트럼의 분석은 표로 라인의 강점과 데이터의 피팅에 의해 달성된다. 또한, 몬테카를로 형 시뮬레이션 오류 마진을 추정하기 위해 수행된다. 시간 분해 측정은 일반적으로 LIBS에서 발생하는 과도 플라즈마를 위해 필수적입니다.
Introduction
레이저 유도 분석 분광법 (LIBS) 기술 1-5 원자 6-12 응용 프로그램 및 레이저 방사선 발생 플라즈마 13-20의 분자 연구가있다. 시간 분해 분광법은 플라즈마의 과도 특성의 결정을위한 필수적입니다. 이름 만 두 플라즈마 매개 변수에 대한 온도와 전자 밀도, 플라즈마 고장의 합리적인 이론적 모델을 사용할 수있는 경우 측정 할 수있다. 원자와 분자 가스에서 자유 전자 방사선의 분리는 우리가 정확하게 과도 현상을 탐색 할 수 있습니다. 특정 시간 창에 초점을 맞춤으로써, 하나는 플라즈마 붕괴를 "동결"함으로써 정확한 분광 지문을 얻을 수 있습니다. LIBS는 다양한 응용 프로그램을 가지고 있으며, 필드에 게시 연구자의 숫자로 측정했을 때 최근에 LIBS 진단에 대한 관심이 상당한 증가를 보여줍니다. 피코 및 펨토 생성 된 마이크로 플라즈마는 진행 중입니다연구 분야는, 그러나, 역사적 실험 LIBS 배열은 나노초 레이저 방사선을 이용한다.
그림 1은 레이저 유도 분석 분광법의 일반적인 실험적인 배열을 표시합니다. 이 프로토콜의 경우, 초기 빔 기능적 파괴 에너지는 1064 ㎚의 적외선 파장에있어서, 75 mJ의 펄스의 정도이다. 필요에 따라이 펄스 에너지가 조정될 수있다. . 플라즈마 분광계에 의해 분산 강화 된 2 차원의 전하 결합 소자 (ICCD) 상으로 묘화 대안 강화 선형 다이오드 어레이 및 OMA 또는, 측정되고도 2는 시간 분해 실험을위한 타이밍도를 나타낸다 : 펄스 동기화 판독, 레이저 펄스 트리거, 레이저 화재, 게이트 오픈 지연 레이저 방사.
성공적인 시간 분해 분광법은 다양한 교정 절차가 필요합니다. 이러한 절차는 다시, 파장 교정을 포함지상 보정, 그리고 가장 중요하게, 검출기의 감도 보정. 감도 데이터 측정 및 모델링 스펙트럼의 비교에 중요한 수정. 신호 – 대 – 잡음 비의 증가를 들어, 다 레이저 유발 고장 이벤트가 기록된다.
Protocol
Representative Results
Discussion
측정 프로토콜과 대표적인 결과를 확인할 시간은 여기에서 더 논의된다. 그것은 강화 선형 다이오드 어레이 및 OMA (또는 ICCD)의 50 Hz 작동 주파수, 10 ㎐의 속도로 생성 된 레이저 펄스를 동기화하는 것이 중요하다. 또한, 레이저 펄스와 강화 선형 다이오드 어레이 (또는 선택적으로 ICCD)의 게이트의 개방의 정확한 타이밍이 중요합니다. 실험 회로도에 나타낸 파 발생 장치는, 레이저 펄스를 동기화?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
저자는 이원자 분자 라인 강도의 계산에 대한 관심과 논의 씨 JO Hornkohl 감사합니다. 이 작품은 부분적으로 테네시 우주 연구소의 대학의 레이저 응용 프로그램을위한 센터에 의해 지원된다.
Materials
| Custom Box | UTSI | None | Signal divider and conditioner. An oscilloscope can be used in place of this |
| Four Channel Digital Delay/Pulse Generator | Stanford Research Systems, Inc. | Model DG535 | Companies: Tequipment, diyAudio |
| Four Channel Color Digital Phosphor Oscilloscope | Tektronix | TDS 3054 | 500 MHz – 5 GS/sec, Companies: Amazon, Tektronix, Fluke, Agilent Technologies, Pico Technology |
| Wavetek FG3C Function Generator | Wavetek | FG3C | Companies: Tequipment, Stanford Research Systems, BK Precision |
| Nd:YAG Laser | Quanta-Ray | DCR-2A(10) PS | Laser radiation, Class IV. Companies: Lambda Photometrics, Continuum, Ellipse, Newport |
| Si Biased Detector | Thorlabs | DET10A/M | 200-1,100 nm, with ND10A reflective filter. Companies: Canberra, Edmund Optics |
| Nd:YAG Laser Line Mirror, 1,064 nm | Thorlabs | NB1-K13 | Companies: Edmund Optics, Newport |
| 1 in Fused Silica Bi-Convex Lens, uncoated | Newport | SBX031 | Companies: Edmund Optics, Thorlabs |
| 2 in Fused Silica Plano-Convex lens, uncoated | Newport | SPX049 | Convex lens, f/4. Companies: Edmund Optics, Thorlabs |
| Spectrograph | Instruments S.A. division Jobin-Yvon | HR 640 | Companies: Andor, Newport, Horiba |
| Manual and electronic controller for Spectrograph | Instruments S.A. division Jobin-Yvon | Model 980028 | Manual and electronic controller for Spectrograph |
| Mega 4000 | Mega | Model 129709 | Computer interface for Spectrograph |
| Gateway 2000 Crystal Scan 1024 monitor | Gateway | PMV14AC | Monitor for computer interface |
| 20 MHz Oscilloscope | BK Precision | Model 2125 | Companies: Amazon, Tektronix, Fluke, Agilent Technologies, Pico Technology |
| 6040 Universal Pulse Generator | Berkeley Nucleonics Corporation | Model 6040 | Companies: Agilent Technologies, Tektronix, Quantum Composers |
| Separate component to 6040 Universal Pulse Generator | Berkeley Nucleonics Corporation | Model 202 H | Separate component to 6040 Universal Pulse Generator |
| ICCD Camera | EG&G Parc | Model 46113 | Companies: Andor, Standford Computer Optics, LaVision, Hamamatsu |
| OMA III | EG&G Parc | Model 1460 | Spectral data acquisition and analysis. Unit discontinued, replaced by software installed on computers. |
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