Name: Medición y Análisis de hidrógeno atómico y molecular diatómico AlO, C 2, CN, y el TiO Spectra siguiente desglose óptica inducida por láser (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-02-14T14:45:00.000+00:00
Duration: 9 min 40 s
Description: Aprende a medir y analizar espectros de emisiones atómicas y moleculares diatómicas tras desgaste óptico inducido por láser. Este método permite determinar temperatura y densidad electrónica en plasmas con resolución temporal.

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Los autores agradecen al Sr. JO Hornkohl para el interés y el debate sobre el cálculo de los puntos fuertes de la línea molecular diatómicas. Este trabajo está apoyado en parte por el Centro de Aplicaciones Láser de la Universidad de Tennessee Space Institute.

1. Configuración del sistema óptico <ol><li> Coloque un divisor de haz a la salida del láser, permitiendo que la luz de longitud de onda 1.064 nm pase a través y para reflejar todos los demás radiaciones láser transitoria en un vertedero de haz. </li><li> Coloque un detector de fotodiodo PIN de alta velocidad para grabar una parte de la radiación láser reflejada por el divisor de haz. Conectar este detector al osciloscopio con cable coaxial para supervisar el pulso óptico con respecto a la activación por el generador de funciones y la ocurrencia de la conmutación Q en el Nd: YAG dispositivo. </li><li> Alinear tres espejos reflectantes de IR para posicionar el haz paralelo a la hendidura del espectrómetro. </li><li> Coloque una lente por encima de la etapa de traslación para enfocar el haz con el fin de generar óptica desglose de plasma paralelo a la hendidura del espectrómetro. Alinear dos lentes de cuarzo para el propósito de obtención de imágenes del plasma en la ranura. Las dos lentes de enfoque óptima coincide con el diseño del espectrómetro, es decir, el objetivo final tiene un apertura para realizar af # idéntica a la f # de elementos ópticos internos del espectrómetro. </li><li> Para mediciones por encima de 380 nm, la posición de un corte en el filtro entre las dos lentes con el propósito de bloquear la radiación por debajo de 380 nm. El corte en el filtro suprime las posibles contribuciones de UV (debido a la segunda orden de rejilla) a los espectros medidos. </li></ol> 2. Configuración de Adquisición de Datos <ol><li> Conectar un generador de funciones de forma de onda que proporciona una onda triangular a 50 Hz a una hecha a la medida circuito de división por cinco para obtener 10 Hz. El analizador óptico multicanal (OMA) se hace funcionar a 50 Hz y las lámparas de flash de láser de Nd: YAG se sincrónicamente funcionar a 10 Hz. Uno puede utilizar un ICCD en lugar de la OMA, que opera de forma síncrona a la tasa de la radiación de láser pulsado también. </li><li> Conecte una de las salidas del circuito a la medida de división por cinco a un generador de retardo digital. Utilice una salida para sincronizar el Nd: YAG lámparas de flash y otro de salida para control de los factores desencadenantes del intensificador de red de diodos lineal y un analizador óptico multicanal. Una vez más, en lugar de la matriz de diodos lineal intensificado y OMA se puede utilizar un ICCD. </li><li> Transmitir la salida de disparo ajustable del dispositivo láser a un osciloscopio y a un generador de impulsos. El osciloscopio se puede utilizar para controlar cuando la radiación de láser pulsado estará disponible para la generación de rotura óptica o ablación con láser. </li><li> Conectar la salida de alta tensión del generador de impulsos digital a la matriz de diodos lineal intensificado. </li><li> Conectar la otra salida del generador de impulsos para el osciloscopio. </li><li> Conecte la salida de red de diodos lineal intensificado a la OMA. </li></ol> 3. Sincronización y Medición <ol><li> Ajuste el generador de funciones de forma de onda a la salida de un pulso triangular que funciona a 50 ± 1 Hz. Este generador de funciones proporciona la frecuencia maestra. Un hecho a la medida del circuito de división por cinco y un generador de retardo digital se utilizan para accomisariar sincronización. </li><li> Inicie el sistema de enfriamiento de agua y fuente de alimentación para el dispositivo láser. Activar láser. </li><li> Determinar el tiempo para la radiación láser para viajar desde la abertura de salida del láser Nd: YAG a la zona en frente de la hendidura espectrómetro como sigue: Medir la distancia de la trayectoria de la luz y calcular el tiempo de tránsito utilizando la velocidad de la luz. Cuenta para este tiempo de tránsito en el establecimiento del tiempo de retardo de puerta en el siguiente paso. </li><li> En el generador de impulsos digitales, establezca la anchura de la puerta para la medición y el tiempo de retardo de la descomposición óptica o la ablación con láser de pulso, y usar el osciloscopio para monitorear el tiempo de retardo. El tiempo de retardo se determinará cuánto tiempo se debe esperar para la recopilación de datos después de producirse una avería. La anchura de la puerta determina el tiempo que la matriz de diodos está expuesto a la radiación de plasma. </li><li> Generar rotura óptica en el aire y / o colocar una muestra en la etapa de traslación de tal forma que se producirá la ablación. Imagen de la microplasma en la ranura espectrómetro. </li><li> Comience mediciones y datos de registro con la matriz intensificado lineal de diodos y un analizador óptico multicanal (o con un ICCD). </li></ol> 4. Calibración de longitud de onda <ol><li> Espectros Registro de las lámparas estándar de calibración: neón, mercurio y lámparas de hidrógeno. Utilice el dispositivo experimental con lámparas de poner en el lugar donde se generó plasma. </li><li> El uso de las longitudes de onda conocidas de las lámparas, realizar un ajuste lineal o cúbica para obtener la correspondencia de píxeles de longitud de onda. El propósito de una calibración precisa es para corregir las no linealidades que se asocian generalmente con la medición de los espectros. </li><li> Repita calibraciones para H, C 2, CN, y TiO regiones espectrales de interés. </li></ol> 5. Calibración Intensidad <ol><li> Encienda una lámpara de tungsteno de calibración y esperar a que se caliente. </li><li> Utilice un pirómetro óptico para medir la temperatura de la lámpara activo. </li><li> Utilice el dispositivo experimental para rEcord el espectro de la lámpara activo. </li><li> Calcular una curva de cuerpo negro a partir de la ley de radiación de Plank usando la temperatura medida como parámetro de entrada. </li><li> Ajustar la curva calculada con el espectro de la lámpara activo. Determinar los factores por los cuales las intensidades registradas de la curva calculada. Aplique esos factores para corregir espectros registrados para la longitud de onda dependiente sensibilidad del detector. </li><li> Repita esto para cada región se utilizó el espectrómetro. </li></ol> 6. Transferencia de datos <ol><li> Para preparar el medio para la transferencia de archivos. </li><li> Para cada medición de datos, grabar en el medio. </li><li> Tome este medio y cargar los archivos en él a un equipo de trabajo. </li></ol> 7. Preparación de Archivos <ol><li> Para cada archivo, lo revisará en secciones, una que contiene datos grabados, y los demás que especifican la longitud de onda de arranque y cambio de media longitud de onda por punto de datos. </li><li> Utilice estas secciones para crear un nuevo archivo para que coincidalongitudes de onda con los datos registrados. </li></ol> 8. Análisis molecular diatómico <ol><li> Seleccione el archivo de la longitud de onda y el archivo de la fuerza de línea correspondiente. </li><li> Seleccionar el desplazamiento de la línea de base. <ol><li> Establecer si el desplazamiento es constante, lineal o cuadrática. </li><li> Establecer los coeficientes correspondientes a valores fijos o variables. </li></ol></li><li> Ajuste la resolución y la temperatura, los cuales pueden ser fijos o variada. </li><li> Establecer la tolerancia de ajuste para los espectros sintética para estar en forma para los espectros medidos. </li><li> Montar la calculada para los espectros experimentales utilizando un algoritmo Nelder-Mead. </li><li> El uso de los mejores parámetros de ajuste de los espectros calculado para cada medición, inferir los parámetros de microplasma observados en los diferentes retardos de tiempo y anchos de puerta utilizadas. </li></ol>

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<li>Witte, M. J., Parigger, C. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measurement+and+analysis+of+carbon+Swan+spectra+following+laser-induced+optical+breakdown+in+air%5BTitle%5D)+AND+%22Accepted%2C+Int.+Rev.+Atom.+Mol.+Phys%22%5BJournal%5D)">Measurement and analysis of carbon Swan spectra following laser-induced optical breakdown in air.</a> Accepted, Int. Rev. Atom. Mol. Phys. 4 (1), (2013).</li>
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</ol>

Todos los autores declaran que no tienen intereses financieros en competencia.

La resolución temporal protocolo de medición y resultados representativos se discuten más aquí. Es importante sincronizar los pulsos de láser, generados a una tasa de 10 Hz, con la frecuencia de funcionamiento de 50 Hz de la matriz intensificado lineal de diodo y OMA (o ICCD). Además, la sincronización exacta de pulsos de láser y la apertura de la puerta de la matriz intensificado lineal de diodo (o alternativamente ICCD) es esencial. El generador de ondas, se indica en el esquema experimental, se utiliza para sincroniz...

Espectroscopia de ruptura inducida por láser (LIBS) Técnicas de 1-5 tienen aplicaciones en 6-12 atómica y estudios moleculares de plasma 13-20 generada con radiación láser. Espectroscopia resuelta en el tiempo es esencial para la determinación de las características transitorias del plasma. La temperatura y la densidad de electrones, por nombrar sólo dos parámetros del plasma, se pueden medir proporcionado un modelo teórico razonable de la descomposición de plasma está disponible. La separación de la radiación de electrones libres de emisiones atómicas y moleculares nos permite explorar con precisión los fenómenos transitorios. Al centrarse en una ventana temporal específica, se puede &quot;congelar&quot; la decadencia de plasma y así obtener huellas espectroscópicas precisos. LIBS tiene una variedad de aplicaciones y, recientemente, el interés en LIBS-diagnóstico muestra un aumento considerable cuando se mide por el número de investigadores que publican en el campo. Pico-y femtosegundos generada microplasma es de cursointerés de la investigación, sin embargo, los arreglos experimentales históricamente LIBS utiliza radiación láser de nanosegundos. La figura 1 muestra un dispositivo experimental típico para la espectroscopia descomposición inducida por láser. Para este protocolo, la energía desglose funcional para el haz inicial es del orden de 75 mJ pulso, en la longitud de onda infrarroja de 1064 nm. Esta energía de pulso se puede ajustar según sea necesario. . El plasma se dispersa por el espectrómetro y se mide con un array lineal de diodo intensificado y OMA o, alternativamente, reflejado en un 2-dimensional dispositivo de carga acoplada intensificada (ICCD) La Figura 2 ilustra el diagrama de temporización para los experimentos de tiempo-resuelto: la sincronización de pulsos radiación láser con lectura, disparador de pulsos láser, fuego láser, y el retardo de puerta abierta. Espectroscopía con resolución temporal exitosa requiere varios procedimientos de calibración. Estos procedimientos incluyen la calibración de longitud de onda, de vueltacorrección de suelo, y lo más importante, la corrección de la sensibilidad del detector. Sensibilidad datos corregidos son importantes para la comparación de espectros medidos y modelados. Para un aumento de la relación señal a ruido, se registran múltiples eventos de degradación inducida por láser.

<table><tbody><tr><td>Caja personalizada</td><td>UTSI</td><td>Ninguno</td><td>Divisor y acondicionador de señal. En su lugar se puede utilizar un osciloscopio.</td></tr><tr><td>Generador digital de retardo/pulso de cuatro canales</td><td>Stanford Research Systems, Inc.</td><td>Modelo DG535</td><td>Compañías: Tequipment, diyAudio</td></tr><tr><td>Osciloscopio de fósforo digital en color de cuatro canales</td><td>Tektronix</td><td>TDS 3054</td><td>500 MHz - 5 GS/seg, Compañías: Amazon, Tektronix, Fluke, Agilent Technologies, Pico Technology</td></tr><tr><td>Wavetek FG3C Generador de funciones</td><td>Wavetek</td><td>FG3C</td><td>Compañías: Tequipment, Stanford Research Systems, BK Precision</td></tr><tr><td>Nd:YAG Laser</td><td>Quanta-Ray</td><td>DCR-2A(10) PS</td><td>Radiación láser, Clase IV. Empresas: Lambda Photometrics, Continuum, Ellipse, Newport</td></tr><tr><td>Si Biased Detector</td><td>Thorlabs</td><td>DET10A/M</td><td>200-1.100 nm, con filtro reflectante ND10A. Compañías: Canberra, Edmund Optics</td></tr><tr><td>Nd:YAG Laser Line Mirror, 1.064 nm</td><td>Thorlabs</td><td>NB1-K13</td><td>Compañías: Edmund Optics, Newport</td></tr><tr><td>1 en lente bi-convexa de sílice fundida, sin recubrimiento</td><td>Newport</td><td>SBX031</td><td>Compañías: Edmund Optics, Thorlabs</td></tr><tr><td>2 en lente plano-convexa de sílice fundida, lente convexa</td><td>Newport</td><td>SPX049</td> sin recubrimiento<td>, f/4.&nbsp; Compañías: Edmund Optics, Thorlabs</td></tr><tr><td>Spectrograph</td><td>Instruments S.A. división Jobin-Yvon</td><td>HR 640</td><td>Compañías: Andor, Newport, Horiba</td></tr><tr><td>Controlador manual y electrónico para la división Spectrograph</td><td>Instruments S.A. Jobin-Yvon</td><td>Modelo 980028</td><td>Controlador manual y electrónico para Espectrógrafo</td></tr><tr><td>Mega 4000</td><td>Mega</td><td>Modelo 129709</td><td>Interfaz de computadora para espectrógrafo</td></tr><tr><td>Monitor Gateway 2000 Crystal Scan 1024</td><td>Monitor de PMV14AC Gateway</td><td></td><td>para interfaz de ordenador</td></tr><tr><td>Osciloscopio de 20 MHz BK</td><td>Precision</td><td>Model 2125</td><td>Compañías: Amazon, Tektronix, Fluke, Agilent Technologies, Pico Technology</td></tr><tr><td>6040 Generador de pulsos universal</td><td>Berkeley Nucleonics Corporation</td><td>Modelo 6040</td><td>Compañías: Agilent Technologies, Tektronix, Quantum Composers</td></tr><tr><td>Componente separado para el generador de pulsos universal 6040</td><td>Berkeley Nucleonics Corporation</td><td>Modelo 202 H</td><td>Componente separado para el generador de pulsos universal 6040</td></tr><tr><td>Cámara ICCD</td><td>EG& G Parc</td><td>Modelo 46113</td><td>Compañías: Andor, Standford Computer Optics, LaVision, Hamamatsu</td></tr><tr><td>OMA III</td><td>EG& G Parc</td><td>Modelo 1460</td><td>Adquisición y análisis de datos espectrales. Unidad descontinuada, reemplazada por software instalado en las computadoras.</td></tr></tbody></table>

medición y análisis de hidrógeno atómico y molecular diatómico alo, c<sub&gt; 2</sub&gt;, cn, y el tio spectra siguiente desglose óptica inducida por láser

Measurement and Analysis of Atomic Hydrogen and Diatomic Molecular AlO, C2, CN, and TiO Spectra Following Laser-induced Optical Breakdown

En este trabajo, presentamos las mediciones con resolución temporal de los espectros atómicos y diatómico siguientes rotura óptica inducida por láser. Se utiliza un arreglo típico LIBS. Aquí operamos un láser de Nd: YAG a una frecuencia de 10 Hz a la longitud de onda fundamental de 1064 nm. Los 14 ns pulsos con anenergy de 190 mJ / pulso están enfocados a un tamaño de 50 micras lugar para generar un plasma de rotura óptica o ablación con láser en el aire. El microplasma se forma la imagen sobre la rendija de entrada de un espectrómetro de 0.6 m, y los espectros se registran usando un 1,800 surcos / mm rejilla de una matriz de diodos lineal intensificado y analizador óptico multicanal (OMA) o un ICCD. De interés son las líneas atómicas ampliado-Stark de la serie de Balmer de hidrógeno para inferir la densidad de electrones. También en detalles sobre las mediciones de temperatura de los espectros de emisión diatómica de monóxido de aluminio (ALO), carbono (C 2), de cianógeno (CN), y monóxido de titanio (TiO $). Los procedimientos experimentales incluyen wavelength y calibraciones de sensibilidad. Análisis de los espectros molecular grabado se lleva a cabo por el ajuste de los datos con resistencias a la línea tabulados. Por otra parte, las simulaciones de tipo Monte-Carlo se realizan para estimar los márgenes de error. Mediciones Tiempo de resolver son esenciales para el plasma transitoria comúnmente encontrado en LIBS.

LIBS utiliza la radiación de láser pulsado para ionizar suficientemente una muestra para formar el plasma. Desglose inducida por láser de sustancias gaseosas creará de plasma que está centrado sobre la región focal del haz de excitación, mientras que la ablación con láser en superficies sólidas producirá de plasma sobre la superficie de la muestra. El plasma se genera por enfocar la radiación óptica en el orden de 100 GW / cm 2 de pulsos de nanosegundos de degradación. Para producir la ablación con láser de p...

Especies moleculares atómicas y diatómicas Tiempo de resolver se miden usando LIBS. Los espectros se recogieron en varios retardos de tiempo después de la generación de plasma de rotura óptica con Nd: la radiación láser YAG y se analizan para inferir la densidad electrónica y la temperatura.

Medición y Análisis de hidrógeno atómico y molecular diatómico AlO, C<sub&gt; 2</sub&gt;, CN, y el TiO Spectra siguiente desglose óptica inducida por láser

In this work, we present time-resolved measurements of atomic and diatomic spectra following laser-induced optical breakdown. A typical LIBS arrangement ...

El objetivo general del siguiente experimento consiste en medir y analizar firmas espectrales resueltas en el tiempo de emisiones atómicas y/o moleculares tras la generación de una chispa inducida por láser. Esto se logra enfocando radiación láser pulsada con una longitud de onda de 1064 nanómetros sobre una región objetivo para provocar la ruptura en el aire o la ablación de la muestra. Como segundo paso, ajuste el retardo temporal desde la generación óptica del plasma hasta el detector para medir, de forma resuelta en el tiempo, los espectros atómicos y/o moleculares.A continuación, se calibran la longitud de onda y la intensidad de los datos registrados para preparar los resultados experimentales. Para la comparación con las predicciones teóricas, se obtienen resultados que demuestran que la técnica puede utilizarse para determinar la temperatura a partir de espectros de recombinación diatómica y estudiar la evolución en el tiempo de especies atómicas y moleculares en el plasma. La principal ventaja de esta técnica frente a métodos existentes como la descarga eléctrica es que la ruptura óptica inducida por láser es relativamente fácil de realizar.Este método puede ayudar a respo

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Investigación

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Ingeniería

Capacidades de detección de LIBS en simulantes de suelo se ensayaron usando una gama de energías de impulsos y parámetros de sincronización. Las curvas de calibración se utilizaron para determinar los límites de detección y la sensibilidad para diferentes parámetros. En general, los resultados mostraron que no hubo una reducción significativa en las capacidades de detección utilizando energías de impulso más bajos y la detección no cerrada.

Dependencia de la inducida por láser Desglose Espectroscopia Resultados sobre Energías pulso y parámetros de temporización utilizando simulantes de suelo

Desglose espectroscopia inducida por láser se realiza en órgano fino y tejido del tumor con éxito detectado elementos naturales y gadolinio inyectado artificialmente (Gd), emitidas a partir de nanopartículas a base de D-os. Imágenes de los elementos químicos alcanzaron una resolución de 100 micras y la sensibilidad cuantitativa sub-mM. La compatibilidad de la instalación con el microscopio óptico estándar enfatiza su potencial para proporcionar múltiples imágenes de un mismo tejido biológico.

Inducida por láser Breakdown Spectroscopy: un nuevo enfoque para el mapeo y cuantificación de nanopartículas en tejidos de órganos

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Análisis cuantitativo de fusión por inducción de vacío mediante espectroscopía de ruptura inducida por láser

Presentamos un protocolo de sondaje ultrarrápidos coherencias vibracionales en poliatómico cationes radicales que resultan de la disociación molecular.

Medición de coherencias vibracionales ultrarrápidos en cationes radicales poliatómico con campo de fuerte ionización adiabático

Aquí, utilizamos un estabilizador de polímero para preparar suspensiones de estructura metal-orgánica (MOF) que exhiben una dispersión notablemente disminuida en sus espectros de absorción transitoria y de estado fundamental. Con estas suspensiones MOF, el protocolo proporciona varias pautas para caracterizar los MOF espectroscópicamente para producir datos interpretables.

Una guía técnica para realizar mediciones espectroscópicas en estructuras metal-orgánicas

Aprende a medir y analizar espectros de emisiones atómicas y moleculares diatómicas tras desgaste óptico inducido por láser. Este método permite determinar temperatura y densidad electrónica en plasmas con resolución temporal.

Medición y Análisis de hidrógeno atómico y molecular diatómico AlO, C 2, CN, y el TiO Spectra siguiente desglose óptica inducida por láser (Video) | JoVE Journal

Medición y Análisis de hidrógeno atómico y molecular diatómico AlO, C

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