Name: Misura e Analisi di idrogeno atomico e molecolare Diatomic AlO, C 2, CN, e TiO Spectra Following Laser-Induced Breakdown ottico (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-02-14T14:45:00.000+00:00
Duration: 9 min 40 s
Description: Scopri la spettroscopia a breakdown laser per analizzare emissioni atomiche e molecolari risolte nel tempo. Questo metodo permette di determinare temperatura e densità elettronica nel plasma con precisione.

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Gli autori ringraziano il Sig. JO Hornkohl per l&#39;interesse e la discussione sul calcolo di biatomiche punti di forza della linea molecolare. Questo lavoro è in parte sostenuto dal Centro per le applicazioni laser presso l&#39;Università del Tennessee Spazio Institute.

1. Installazione del sistema ottico <ol><li> Collocare un divisore di fascio all&#39;uscita del laser, permettendo la luce di lunghezza d&#39;onda di 1.064 nm di passare attraverso e riflettere ogni altra radiazione laser transitoria in una discarica fascio. </li><li> Collocare un rilevatore fotodiodo PIN alta velocità per registrare una porzione della radiazione laser riflesso dal divisore di fascio. Collegare questo rivelatore all&#39;oscilloscopio con cavo coassiale per monitorare l&#39;impulso ottico rispetto alla attivazione mediante il generatore di funzioni e verificarsi del Q-switching in Nd: dispositivo laser YAG. </li><li> Allineare tre specchi riflettenti IR per posizionare il fascio parallelo alla fenditura dello spettrometro. </li><li> Posizionare una lente sopra fase traslazionale di concentrare il fascio per generare ottica ripartizione plasma parallela alla fessura spettrometro. Allineare due lenti di quarzo al fine di imaging del plasma sulla fessura. Le due lenti di messa a fuoco ottimale corrisponde al disegno spettrometro, cioè l&#39;obiettivo finale ha un aperTure per realizzare af # identico con la f # dell&#39;ottica interne della spettrometro. </li><li> Per misure sopra 380 nm, posizionare un taglio sul filtro tra le due lenti al fine di bloccare radiazioni inferiori 380 nm. Il taglio del filtro sopprime possibili contributi UV (a causa di 2 ° ordine del reticolo) al spettri misurati. </li></ol> 2. Impostazione dei dati di acquisizione <ol><li> Collegare un generatore di funzioni forma d&#39;onda fornendo un&#39;onda triangolare a 50 Hz per un circuito integrato personalizzato divisione per cinque avere 10 Hz. L&#39;analizzatore multicanale ottico (OMA) viene fatto funzionare a 50 Hz e le lampade flash del Nd: YAG laser sono sincrono funzionare a 10 Hz. Si può utilizzare un ICCD al posto della OMA, operando in modo sincrono alla frequenza della radiazione laser impulsata pure. </li><li> Collegare una delle uscite del circuito integrato personalizzato divisione per cinque a un generatore di ritardo digitale. Utilizzare una uscita di sincronizzare il Nd: YAG lampade flash e un&#39;altra uscita di control i trigger della intensificatore serie di diodi lineare e analizzatore multicanale ottico. Anche in questo caso, al posto della serie di diodi lineare intensificato e OMA si può utilizzare un ICCD. </li><li> Relè dell&#39;uscita grilletto regolabile del dispositivo laser di un oscilloscopio e di un generatore di impulsi. L&#39;oscilloscopio verrà utilizzato per monitorare quando la radiazione laser impulsata sarà disponibile per la generazione di breakdown ottico o ablazione laser. </li><li> Collegare l&#39;uscita ad alta tensione del generatore di impulsi digitale al diode array lineare intensificato. </li><li> Collegare l&#39;altra uscita del generatore di impulsi all&#39;oscilloscopio. </li><li> Collegare l&#39;uscita serie di diodi lineare intensificato la OMA. </li></ol> 3. Sincronizzazione e misurazione <ol><li> Impostare il generatore di funzione di forma d&#39;onda di uscita un impulso triangolo operante a 50 ± 1 Hz. Questo generatore di funzione fornisce la frequenza di master. Un circuito personalizzato costruito divisione per cinque e un generatore di ritardo digitale sono utilizzati per accurare la sincronizzazione. </li><li> Avviare il sistema di raffreddamento ad acqua e alimentazione per il dispositivo laser. Attivare laser. </li><li> Determinare il tempo per le radiazioni laser a partire dall&#39;oggetto dell&#39;uscita di apertura del Nd: YAG laser alla zona di fronte alla fessura spettrometro come segue: Misurare la distanza del percorso ottico e calcolare il tempo di transito utilizzando la velocità della luce. Conto di questo tempo di transito nel fissare il tempo di ritardo porta al passo successivo. </li><li> Sul generatore di impulsi digitali, impostare la larghezza del cancello per la misurazione e il tempo di ritardo da guasto ottico o ablazione laser ad impulsi, e utilizzare l&#39;oscilloscopio per monitorare il tempo di ritardo. Il ritardo determinerà il tempo di attesa per la raccolta dei dati dopo il verificarsi guasti. La larghezza cancello determina quanto tempo la serie di diodi esposto alle radiazioni plasma. </li><li> Generare breakdown ottico in aria e / o posizionare un campione in fase traslazionale tale che si verifichi l&#39;ablazione. Immagine del microplasma sulla fessura dello spettrometro. </li><li> Iniziare misurazioni e registrare i dati con l&#39;array intensificato lineare diodi e analizzatore multicanale ottico (o con ICCD). </li></ol> 4. Lunghezza d&#39;onda di calibrazione <ol><li> Record spettri da lampade standard di taratura: neon, mercurio e lampade a idrogeno. Utilizzare il dispositivo sperimentale con lampade poste nel luogo in cui è stato generato plasma. </li><li> Utilizzando le lunghezze d&#39;onda conosciuti dalle lampade, eseguire un adattamento lineare o cubica avere la corrispondenza pixel-lunghezza d&#39;onda. Lo scopo di una calibrazione accurata è per correggere le non linearità che sono di solito associati con misurazione di spettri. </li><li> Ripetere calibrazioni per H, C 2, CN, e TiO regioni spettrali di interesse. </li></ol> 5. Intensità di calibrazione <ol><li> Accendere una lampada al tungsteno calibrazione e attendere che si riscaldi. </li><li> Utilizzare un pirometro ottico per misurare la temperatura della lampada attiva. </li><li> Utilizzare il dispositivo sperimentale di rECORD lo spettro della lampada attiva. </li><li> Calcolare una curva di corpo nero dalla legge di radiazione di Planck utilizzando la temperatura misurata come parametro di input. </li><li> Adattare la curva calcolata allo spettro della lampada attiva. Determinare i fattori con cui le intensità attribuite dalla curva calcolata. Applicare tali fattori di correggere spettri registrati per la sensibilità di lunghezza d&#39;onda dipendente del rivelatore. </li><li> Ripetere l&#39;operazione per ogni regione lo spettrometro è stato utilizzato. </li></ol> 6. Trasferimento di dati <ol><li> Preparare mezzo per il trasferimento di file. </li><li> Per ciascuna misurazione dati, registrare sul supporto. </li><li> Prendete questo mezzo e caricare i file su di esso a un computer di lavoro. </li></ol> 7. File Preparazione <ol><li> Per ogni file, analizzarlo in sezioni, una contenente dati registrati, e gli altri che specificano la lunghezza d&#39;onda di partenza e lo spostamento della lunghezza d&#39;onda media per punto dati. </li><li> Utilizzare queste sezioni per creare un nuovo file in modo che corrispondalunghezze d&#39;onda con i dati registrati. </li></ol> 8. Analisi molecolare biatomico <ol><li> Selezionare il file di lunghezza d&#39;onda e file di forza linea corrispondente. </li><li> Selezionare lo spostamento della linea di base. <ol><li> Impostare se l&#39;offset è costante, lineare o quadratica. </li><li> Impostare i coefficienti corrispondenti a uno dei valori fissi o variabili. </li></ol></li><li> Impostare la risoluzione e la temperatura, entrambi i quali possono essere fisso o varia. </li><li> Impostare la tolleranza di misura per spettri sintetici per essere in forma di spettri misurati. </li><li> Montare la calcolata per gli spettri sperimentale utilizzando un algoritmo Nelder-Mead. </li><li> Utilizzando i migliori parametri di adattamento degli spettri calcolata per ogni misurazione, dedurre i parametri microplasma osservate nelle varie temporizzazioni e larghezze cancello utilizzato. </li></ol>

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</ol>

Tutti gli autori dichiarano di non avere interessi finanziari in competizione.

Il tempo risolto protocollo di misura e risultati rappresentativi sono ulteriormente discusso qui. È importante sincronizzare gli impulsi laser, generati ad una velocità di 10 Hz, con la frequenza di funzionamento 50 Hz dell&#39;array intensificato lineare diodo e OMA (o ICCD). Inoltre, i tempi precisi di impulsi laser e l&#39;apertura del cancello della matrice intensificata lineare diodo (o in alternativa ICCD) è essenziale. Il generatore di onde, indicato nello schema sperimentale, viene utilizzato per sincronizzare ...

Spettroscopia ripartizione laser-indotta (LIBS) tecniche di 1-5 hanno applicazioni in atomico 6-12 e studi molecolari di plasma 13-20 generata con radiazione laser. Spettroscopia risolta nel tempo è essenziale per la determinazione delle caratteristiche dei transienti di plasma. Temperatura e la densità di elettroni, per citarne solo due parametri del plasma, possono essere misurati fornito un modello teorico ragionevole ripartizione plasma è disponibile. Separazione delle radiazioni a elettroni liberi dalle emissioni atomiche e molecolari ci permette di esplorare con precisione fenomeni transitori. Focalizzando l&#39;attenzione su una specifica finestra temporale, si può &quot;congelare&quot; il decadimento del plasma e quindi ottenere le impronte digitali spettroscopiche accurate. LIBS ha una varietà di applicazioni e di recente interesse in LIBS-diagnostica mostra un aumento considerevole quando misurata dal numero di ricercatori editoriali in campo. Pico-e femtosecondi generato microplasma è in corsointeresse di ricerca, tuttavia, le modalità storicamente sperimentali LIBS utilizzano radiazioni laser nanosecondo. Figura 1 mostra una disposizione tipica sperimentale per spettroscopia ripartizione indotta da laser. Per questo protocollo, l&#39;energia ripartizione funzionale per il fascio iniziale è dell&#39;ordine di 75 mJ impulso, alla lunghezza d&#39;onda infrarossa di 1.064 nm. Questa energia di impulso può essere regolato secondo necessità. . Il plasma viene dispersa dallo spettrometro e misurata con un array lineare di diodi intensificata e OMA o, in alternativa, masterizzata su un intensificato 2-dimensionale Charge Coupled Device (ICCD) La figura 2 illustra il diagramma di temporizzazione per esperimenti risolta nel tempo: sincronizzazione di impulsi radiazione laser con lettura, attivazione dell&#39;impulso laser, raggi laser, e ritardo di porta aperta. Spettroscopia risolta in tempo di successo richiede diverse procedure di calibrazione. Tali procedure comprendono la calibrazione della lunghezza d&#39;onda, indietrocorrezione terra, e, soprattutto, correzione sensibilità del rivelatore. Sensibilità dati corretti sono importanti per il confronto degli spettri misurati e modellato. Per un aumento del rapporto segnale-rumore, più eventi di degradazione indotta da laser vengono registrate.

<table><tbody><tr><td>Custom Box</td><td>UTSI</td><td>None</td><td>Divisore di segnale e condizionatore. Al suo posto può essere utilizzato un oscilloscopio.</td></tr><tr><td>Generatore digitale di ritardo/impulsi a quattro canali</td><td>Stanford Research Systems, Inc.</td><td>Modello DG535</td><td>Aziende: Tequipment, diyAudio</td></tr><tr><td>Oscilloscopio digitale al fosforo a colori a quattro canali</td><td>Tektronix</td><td>TDS 3054</td><td>500 MHz - 5 GS/sec, Aziende: Amazon, Tektronix, Fluke, Agilent Technologies, Pico Technology</td></tr><tr><td>Wavetek FG3C Generatore di funzioni</td><td>Wavetek</td><td>FG3C</td><td>Aziende: 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>Radiazione laser, Classe IV. Aziende: 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 riflettente ND10A. Aziende: Canberra, Edmund Optics</td></tr><tr><td>Nd:YAG Laser Line Mirror, 1.064 nm</td><td>Thorlabs</td><td>NB1-K13</td><td>Aziende: Edmund Optics, Newport</td></tr><tr><td>1 in silice fusa Bi-Convex Lens,</td><td>Newport</td><td>SBX031</td> non rivestito <td>Aziende: Edmund Optics, Thorlabs</td></tr><tr><td>2 in Silice Fused Plano-Convex lens, Newport</td><td></td><td>SPX049</td><td>Convex lens, f/4.&nbsp; Aziende: Edmund Optics, Thorlabs</td></tr><tr><td>Spectrograph</td><td>Instruments S.A. divisione Jobin-Yvon</td><td>HR 640</td><td>Aziende: Andor, Newport, Horiba</td></tr><tr><td>Controllore manuale ed elettronico per la divisione Spectrograph</td><td>Instruments S.A. Jobin-Yvon</td><td>Model 980028</td><td>Controllore manuale ed elettronico per Spectrograph</td></tr><tr><td>Mega 4000</td><td>Mega</td><td>Model 129709</td><td>Interfaccia computer per spettrografo</td></tr><tr><td>Monitor Gateway 2000 Crystal Scan 1024</td><td>Monitor</td><td>Gateway PMV14AC</td><td>per interfaccia computer</td></tr><tr><td>Oscilloscopio da 20 MHz</td><td>BK Precision</td><td>Modello 2125</td><td>Aziende: Amazon, Tektronix, Fluke, Agilent Technologies, Pico Technology</td></tr><tr><td>6040 Generatore di impulsi universale</td><td>Berkeley Nucleonics Corporation</td><td>Modello 6040</td><td>Aziende: Agilent Technologies, Tektronix, Quantum Composers</td></tr><tr><td>Componente separato per il generatore di impulsi universale 6040</td><td>Berkeley Nucleonics Corporation</td><td>Modello 202 H</td><td>Componente separato per il generatore di impulsi universale 6040</td></tr><tr><td>Telecamera ICCD</td><td>EG& G Parc</td><td>Modello 46113</td><td>Aziende: Andor, Standford Computer Optics, LaVision, Hamamatsu</td></tr><tr><td>OMA III</td><td>EG& G Parc</td><td>Model 1460</td><td>Acquisizione e analisi dati spettrali. Unità fuori produzione, sostituita da software installato sui computer.</td></tr></tbody></table>

misura e analisi di idrogeno atomico e molecolare diatomic alo, c<sub&gt; 2</sub&gt;, cn, e tio spectra following laser-induced breakdown ottico

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

In questo lavoro, presentiamo le misure risolte nel tempo di spettri atomici e diatomic seguente ripartizione ottica indotta da laser. Viene utilizzata una disposizione tipica LIBS. Qui operiamo un laser Nd: YAG a una frequenza di 10 Hz alla lunghezza d&#39;onda fondamentale di 1.064 nm. Le 14 nanosecondi impulsi con anenergy di 190 mJ / impulso sono concentrati per un micron taglia 50 posto per generare un plasma da guasto ottico o ablazione laser in aria. Il microplasma è ripreso sulla fessura di ingresso di un 0,6 m spettrometro, e spettri vengono registrati tramite un 1.800 scanalature / mm reticolo di un array di diodi lineare intensificata e analizzatore multicanale ottico (OMA) o un ICCD. Di interesse sono linee atomiche Stark-ampliato della serie di Balmer dell&#39;idrogeno per dedurre la densità di elettroni. Elaboriamo anche su misure di temperatura da spettri di emissione di ossido di alluminio biatomica (AlO), carbonio (C 2), cianogeno (CN), e ossido di titanio (TiO). Le procedure sperimentali includono wavelength e calibrazioni sensibilità. Analisi degli spettri molecolare registrata è compiuta dal montaggio di dati con carichi di rottura tabulati. Inoltre, le simulazioni di tipo Monte-Carlo vengono eseguite per valutare i margini di errore. Misure risolte nel tempo sono essenziali per il plasma transitoria comunemente incontrati in LIBS.

LIBS utilizza radiazione laser impulsata per ionizzare sufficientemente un campione per formare plasma. Ripartizione laser-indotta delle sostanze gassose creerà plasma che è centrata sulla regione focale del fascio di eccitazione, mentre ablazione laser su superfici solide produrrà plasma sopra la superficie del campione. Il plasma è generato concentrando la radiazione ottica dell&#39;ordine di 100 GW / cm 2 per impulsi di composizione nanosecondo. Per produrre ablazione laser plasma, tipicamente 1 GW / cm <s...

Specie molecolari e atomiche biatomiche risolte nel tempo sono misurate utilizzando LIBS. Gli spettri sono raccolte a vari ritardi a seguito della generazione di plasma di breakdown ottico con Nd: radiazione laser YAG e vengono valutati per dedurre densità elettronica e temperatura.

Misura e Analisi di idrogeno atomico e molecolare Diatomic AlO, C<sub&gt; 2</sub&gt;, CN, e TiO Spectra Following Laser-Induced Breakdown ottico

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

L'obiettivo generale del seguente esperimento è misurare e analizzare le firme spettrali risolte nel tempo delle emissioni di atomi e/o molecole successive alla generazione di una scintilla indotta da laser. Questo risultato si ottiene focalizzando una radiazione laser a impulsi a una lunghezza d'onda di 1064 nanometri su una regione bersaglio per provocare la rottura nell'aria o l'ablazione del campione. Come secondo passaggio, regolare il ritardo temporale tra la generazione ottica del plasma e il rilevatore per misurare spettri atomici e/o molecolari risolti temporalmente.Successivamente, lunghezza d'onda e intensità vengono utilizzate per calibrare i dati registrati al fine di preparare i risultati sperimentali. Per il confronto con le previsioni teoriche, si ottengono risultati che dimostrano come la tecnica possa essere impiegata per determinare la temperatura a partire dagli spettri di ricombinazione diatomica e per studiare l'evoluzione nel tempo delle specie atomiche e molecolari nel plasma. Il principale vantaggio di questa tecnica rispetto ai metodi esistenti, come la scarica elettrica, è che la rottura dielettrica indotta da laser è relativamente semplice da eseguire.Qu

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Capacità di rilevazione LIBS su simulanti del suolo sono stati testati utilizzando una serie di energie di impulso e di parametri di temporizzazione. Le curve di calibrazione sono stati usati per determinare i limiti di rivelazione e sensibilità per i parametri diversi. Generalmente, i risultati hanno dimostrato che non vi era una riduzione significativa capacità di rivelazione che utilizzano energie di impulso inferiori e rilevazione non gated.

Dipendenza della Laser-Induced Breakdown Spectroscopy Risultati su energie di impulso e parametri di temporizzazione utilizzo di suolo Simulanti

Spettroscopia laser ripartizione indotta eseguita su organi sottile e tessuto tumorale rilevato con successo elementi naturali e gadolinio artificialmente iniettato (Gd), emessi da nanoparticelle a base di Gd. Immagini di elementi chimici raggiunto una risoluzione di 100 micron e sensibilità quantitativa sub-mM. La compatibilità del setup con la microscopia ottica standard sottolinea la sua capacità di fornire immagini multiple di uno stesso tessuto biologico.

Spettroscopia Laser-Induced Breakdown: un nuovo approccio per la mappatura di nanoparticelle e la quantificazione in Tissue Organ

Lo sviluppo di nuovi materiali ablativi e la loro modellazione numerica richiedono un'ampia indagine sperimentale. Questo protocollo descrive le procedure per la caratterizzazione della risposta del materiale nei flussi di plasma con le tecniche di base che sono metodi non intrusivi per tracciare la recessione del materiale insieme alla chimica nello strato limite reattivo mediante spettroscopia di emissione.

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Per piccole specie chirali, Coulomb esplosione Imaging fornisce un nuovo approccio per determinare la manualità delle singole molecole.

Formazione immagine di esplosione Coulombiana come uno strumento per distinguere tra stereoisomeri

Noi fabbricare eterostrutture di metallo/LaAlO3/SrTiO3 utilizzando una combinazione di deposizione laser pulsato e in situ magnetron sputtering. Attraverso magnetotransport ed in situ esperimenti di spettroscopia fotoelettronica a raggi x, studiamo l'interazione fra fenomeni elettrostatici e chimici del gas elettronici bidimensionali quasi formata in questo sistema.

Crescita ed elettrostatico/chimica proprietà di metallo/LaAlO3/SrTiO3 eterostrutture

Qui, presentiamo i protocolli di analisi differenziale-rilevamento di tempo-risolta infrarosso vibrazionale spettroscopia ed elettrone diffrazione che permettono osservazioni delle deformazioni delle strutture locali nei dintorni di molecole fotoeccitate in un colonnare a cristalli liquidi, dando una prospettiva atomica sul rapporto tra la struttura e le dinamiche di questo materiale fotoattivo.

Nuove tecniche per l'osservazione dinamica strutturale dei cristalli liquidi fotoresponsivi

Durante la fusione a induzione sottovuoto, la spettroscopia di ripartizione indotta dal laser viene utilizzata per eseguire analisi quantitative in tempo reale degli elementi principali dell'ingrediente di una lega fusa.

Analisi quantitativa della fusione a induzione sottovuoto mediante spettroscopia di ripartizione indotta da laser

Vi presentiamo un protocollo per sondare coerenze ultraveloce vibrazionale in poliatomici cationi radicali che provocare la dissociazione molecolare.

Misurazione di coerenze ultraveloce vibrazionale in cationi poliatomici radicale con ionizzazione adiabatico del forte-campo

Qui, utilizziamo uno stabilizzatore polimerico per preparare sospensioni metallo-organica (MOF) che mostrano una dispersione marcatamente ridotta nei loro spettri di assorbimento transitorio e dello stato fondamentale. Con queste sospensioni MOF, il protocollo fornisce varie linee guida per caratterizzare spettroscopicamente i MOF per produrre dati interpretabili.

Una guida tecnica per l'esecuzione di misure spettroscopiche su strutture metallo-organiche

Scopri la spettroscopia a breakdown laser per analizzare emissioni atomiche e molecolari risolte nel tempo. Questo metodo permette di determinare temperatura e densità elettronica nel plasma con precisione.

Misura e Analisi di idrogeno atomico e molecolare Diatomic AlO, C

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