Espécies moleculares e atômicas diatómicas resolvida no tempo são medidos utilizando LIBS. Os espectros são coletados em vários atrasos após a geração de plasma quebra óptico com Nd: YAG laser de radiação e são analisados para inferir densidade de elétrons e temperatura.
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Artigo de método
Medição e Análise de hidrogênio atômico e Diatomic AlO Molecular, C
Neste artigo
Resumo
Resumo
Neste trabalho, apresentamos medidas resolvidas em tempo de espectros atômicos e diatômico seguinte composição óptica induzida por laser. Um arranjo típico de LIBS é usado. Aqui vamos operar um laser Nd: YAG com uma frequência de 10 Hz no comprimento de onda fundamental de 1.064 nm. Os 14 nsec pulsos com anenergy de 190 mJ / pulso estão focados para um tamanho 50 mM local para gerar um plasma de quebra óptico ou ablação a laser no ar. O microplasma é fotografada na fenda de entrada de um 0,6 m espectrômetro, e espectros são gravadas utilizando um 1800 ranhuras / mm ralar um arranjo de diodos linear intensificada e analisador multicanal óptico (OMA) ou um ICCD. De interesse são linhas atômicas Stark-ampliaram da série Balmer de hidrogênio para inferir a densidade de elétrons. Também elaborar medições de temperatura a partir de espectros de emissão de monóxido de alumínio diatômico (AlO), carbono (C 2), cianogênio (CN), e monóxido de titânio (TiO).
Os procedimentos experimentais incluem wavelength e calibrações de sensibilidade. A análise dos espectros molecular gravado é conseguido pelo ajuste dos dados com resistências de linha tabelados. Além disso, simulações de Monte-Carlo tipo são realizadas para estimar as margens de erro. Medições resolvida no tempo são essenciais para o plasma transitória comumente encontrado em LIBS.
Introdução
Espectroscopia de decomposição induzida por laser (LIBS) técnicas 1-5 têm aplicações em atômica 6-12 e estudos moleculares de plasma 13-20 gerado com a radiação laser. Espectroscopia resolvida no tempo é essencial para a determinação das características transientes do plasma. A temperatura ea densidade de elétrons, para citar apenas dois parâmetros do plasma, pode ser medido, desde um modelo teórico razoável da repartição plasma está disponível. Separação de radiação de elétrons livres de emissões atômicas e moleculares nos permite explorar de forma precisa fenômenos transitórios. Ao se concentrar em uma janela temporal, específico, p....
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Protocolo
1. Configuração do sistema óptico
- Coloque um divisor de feixe na saída do laser, permitindo que a luz de comprimento de onda 1064 nm a passar através e para reflectir todos os outros tipos de radiação laser de transiente num depósito de feixe.
- Coloque um detector de fotodiodo PIN de alta velocidade para gravar uma parte da radiação laser refletido fora do divisor de feixe. Ligue o detector para o osciloscópio com cabo coaxial para controlar o impulso óptico em relação ao disparo do gerador de função e ocorrência de Q-na comutação de Nd: YAG laser dispositivo.
- Alinhe três IR espelhos refletores para posicionar o feixe paralelo à fenda do....
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Resultados
LIBS utiliza radiação laser pulsado para ionizar suficientemente para formar uma amostra de plasma. Repartição induzida por laser de substâncias gasosas vai criar plasma que está centrada sobre a região focal do feixe de excitação, enquanto a ablação a laser em superfícies sólidas produzirá plasma acima da superfície da amostra. O plasma é gerado por focagem da radiação óptica na ordem de 100 GW / cm 2, por pulsos de degradação nanossegundo. Para produzir plasma de ablação a laser, tipicamente 1 GW / cm .......
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Discussão
O tempo resolveu protocolo de medição e resultados representativos são discutidos aqui. É importante sincronizar os pulsos de laser, gerada a uma velocidade de 10 Hz, com a frequência de funcionamento de 50 Hz de matriz linear intensificada diodo e OMA (ou ICCD). Além disso, o tempo exato de pulsos de laser e de abertura do portão da matriz intensificou linear diodo (ou, alternativamente, ICCD) é essencial. O gerador de onda, indicada no esquema experimental, é utilizado para sincronizar os pulsos de laser de diodo e in.......
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Divulgações
Todos os autores declaram que não têm interesses financeiros concorrentes.
Agradecimentos
Os autores agradecem o Sr. JO Hornkohl para o interesse e discussão sobre computação de diatômicas pontos fortes da linha molecular. Este trabalho é em parte apoiada pelo Centro de Aplicações de Laser da Universidade de Tennessee Space Institute.
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Materiais
| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| Caixa Personalizada | UTSI | Nenhum | Divisor e condicionador de sinal. Um osciloscópio pode ser usado no lugar disso. |
| Gerador de Pulso/Atraso Digital de Quatro Canais | Stanford Research Systems, Inc. | Modelo DG535 | Empresas: Tequipment, diyAudio |
| Osciloscópio de fósforo digital colorido de quatro canais | Tektronix TDS | 3054 | 500 MHz - 5 GS/seg, Empresas: Amazon, Tektronix, Fluke, Agilent Technologies, Pico Technology |
| Wavetek FG3C Gerador de função Wavetek | FG3C | Empresas: Tequipment, Stanford Research Systems, BK Precision | |
| Nd:YAG Laser | Quanta-Ray | DCR-2A(10) PS | Radiação laser, Classe IV. Empresas: Lambda Photometrics, Continuum, Ellipse, Newport |
| Si Biased Detector | Thorlabs | DET10A/M | 200-1.100 nm, com filtro reflexivo ND10A. Empresas: Canberra, Edmund Optics |
| Nd:YAG Laser Line Mirror, 1,064 nm | Thorlabs | NB1-K13 | Empresas: Edmund Optics, Newport |
| 1 in Fused Silica Bi-Convex Lens, não revestido | Newport | SBX031 | Empresas: Edmund Optics, Thorlabs |
| 2 in Fused Silica Plano-Convex lens, não revestido | Newport | SPX049 | Convex lens, f/4. Empresas: Edmund Optics, Thorlabs |
| Spectrograph | Instruments S.A. divisão Jobin-Yvon | HR 640 | Empresas: Andor, Newport, Horiba |
| Controlador manual e eletrônico para Spectrograph | Instruments S.A. divisão Jobin-Yvon | Model 980028 | Controlador manual e eletrônico para Spectrograph |
| Mega 4000 | Mega | Model 129709 | Interface de computador para Spectrograph |
| Monitor Gateway 2000 Crystal Scan 1024 | Monitor Gateway | PMV14AC | para interface de computador |
| 20 MHz Osciloscópio | BK Precision | Modelo 2125 | Empresas: Amazon, Tektronix, Fluke, Agilent Technologies, Pico Technology |
| 6040 Gerador de Pulso Universal | Berkeley Nucleonics Corporation | Modelo 6040 | Empresas: Agilent Technologies, Tektronix, Quantum Composers |
| Componente separado para 6040 Gerador de pulso universal | Berkeley Nucleonics Corporation | Modelo 202 H | Componente separado para 6040 Gerador de pulso universal |
| Câmera ICCD | EG & G Parc | Modelo 46113 | Empresas: Andor, Standford Computer Optics, LaVision, Hamamatsu |
| OMA III | EG& G Parc | Modelo 1460 | Aquisição e análise de dados espectrais. Unidade descontinuada, substituída por software instalado nos computadores. |
Referências
- Miziolek, A. W., Palleschi, V., Schechter, I. Laser Induced Breakdown Spectroscopy. , Cambridge University Press. New York. (2006).
- Cremers, D. E., Radziemski, L. J. Handbook of laser-induced Breakdown Spectroscopy. , John Wiley. New York. (2006).
- Singh, J. P., Thakur, S. N. Laser Induced Breakdown Spectroscopy. , Elsevier Science. New Yo....
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Reimpressões e permissões
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