Name: Meting en analyse van atomair waterstof en Diatomic Moleculaire AlO, C 2, CN, en TiO Spectra Following Laser-induced Optische Breakdown (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-02-14T14:45:00.000+00:00
Duration: 9 min 40 s
Description: Leer tijdopgeloste spectra meten van atomaire en moleculaire emissies na laser-geïnduceerde optische doorbraak. Deze methode bepaalt elektronendichtheid en temperatuur in plasma.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

De auteurs danken de heer JO Hornkohl voor rente en discussie over de berekening van twee atomen moleculaire lijn sterktes. Dit werk is gedeeltelijk ondersteund door het Centrum voor Laser Applications aan de Universiteit van Tennessee Space Instituut.

1. Optical System Setup <ol><li> Plaats een beam splitter bij de uitgang van de laser, waardoor de 1064 nm golflengte licht door te laten en aan alle andere voorbijgaande laserstraling weerspiegelen in een straal dump. </li><li> Plaats een snelle PIN fotodiode detector een deel van de laserstraling gereflecteerd door de bundelsplitser opgenomen. Sluit deze detector aan de oscilloscoop met coaxiale kabel aan op de optische puls met betrekking tot het activeren van de functie generator en het optreden van de Q-switching in de Nd controleren: YAG laser apparaat. </li><li> Lijn drie IR reflecterende spiegels om de bundel evenwijdig aan de spleet van de spectrometer te positioneren. </li><li> Plaats een lens boven translationeel podium om de straal richten om optische afbraak plasma parallel aan de spectrometer spleet genereren. Lijn twee quartz lenzen behoeve van beeldvorming van het plasma op de spleet. De twee focusseerlenzen optimaal overeenkomen met de spectrometer ontwerp, wat betekent dat de uiteindelijke lens heeft een apertuur om af # identiek met de f # van interne optiek de spectrometer te bereiken. </li><li> Voor metingen boven 380 nm, plaatst een cut-on filter tussen de twee lenzen behoeve blokkeren straling beneden 380 nm. De cut-on filter onderdrukt mogelijk UV bijdragen (door 2e orde van rooster) aan de gemeten spectra. </li></ol> 2. Data Acquisition Setup <ol><li> Sluit een golfvorm functie generator die een driehoekige golf bij 50 Hz tot een custom-built-deler vijf circuit om 10 Hz te verkrijgen. De optische meerkanalen analysator (OMA) werkt bij 50 Hz en de flitslampen van de Nd: YAG laser synchroon bedreven bij 10 Hz. Men kan een ICCD gebruiken in plaats van de OMA, synchroon werken tegen het tarief van de gepulste laser straling ook. </li><li> Sluit een van de uitgangen van de custom-built verdeel-door-vijf circuit om een ​​digitale delay generator. Gebruik een uitgang aan de Nd synchroniseren: YAG flitslampen en een andere uitgang te control van de triggers van de lineaire diodestelsel versterker en optische Multichannel Analyzer. Ook in plaats van de versterkte lineaire diode array en OMA kan een ICCD gebruiken. </li><li> Relais de instelbare trigger uitgang van de laserapparatuur op een oscilloscoop en een pulsgenerator. De oscilloscoop wordt gebruikt om te controleren wanneer de gepulste laserstraling beschikbaar voor optische analyse productie of laserablatie wordt. </li><li> Sluit de hoge uitgangsspanning van de digitale pulsgenerator de geïntensiveerde lineaire diode array. </li><li> Verbind de andere uitgang van de pulsgenerator de oscilloscoop. </li><li> Sluit de geïntensiveerd lineaire diode-array output naar de OMA. </li></ol> 3. Synchronisatie en waardering <ol><li> Stel de golfvorm functie generator output een driehoek puls werkt bij 50 ± 1 Hz. Deze functie generator biedt de meester frequentie. Een maat gebouwde deel door vijf schakeling en een digitale vertragingsgenerator worden gebruikt voor ACcurator synchronisatie. </li><li> Initiëren waterkoeling systeem en voeding voor laserapparaat. Activeren laser. </li><li> Bepaal de tijd voor laserstraling te reizen vanaf de afrit opening van de Nd: YAG laser om het gebied voor de spectrometer spleet als volgt: Meet de afstand van het lichtpad en bereken de transit time via de snelheid-van-licht. Goed voor deze transit tijd in het instellen van de gate vertragingstijd in de volgende stap. </li><li> Op de digitale pulsgenerator, de breedte poort voor de meting en de vertragingstijd van optische afbraak of laser ablatie puls, en gebruik de oscilloscoop om de vertragingstijd te monitoren. De vertragingstijd zal bepalen hoe lang te wachten voor het verzamelen van gegevens na storing optreedt. De poortbreedte bepaalt hoe lang de diode array is blootgesteld aan plasma straling. </li><li> Genereer optische afbraak in de lucht en / of plaats een monster op de translationele podium zodanig dat ablatie zal optreden. Afbeelding de microplasma op de spectrometer spleet. </li><li> Begin metingen en registreren gegevens met de geïntensiveerd lineaire diodestelsel en optische Multichannel Analyzer (of met een ICCD). </li></ol> 4. Golflengtekalibratie <ol><li> Record spectra van standaard calibratie lampen: neon, kwik, en waterstof lampen. Gebruik de proefopstelling met lampen zetten op de plaats waar het plasma werd gegenereerd. </li><li> De bekende golflengten van lampen, voert een lineaire of kubieke geschikt om de pixel-golflengte correspondentie verkrijgen. Het doel van een nauwkeurige kalibratie te corrigeren voor niet-lineariteiten die meestal geassocieerd met meting van spectra. </li><li> Herhaal kalibraties voor H, C 2, CN, en TiO spectrale gebieden van belang. </li></ol> 5. Intensiteit Kalibratie <ol><li> Zet een wolfraam kalibratie lamp en wachten tot het op te warmen. </li><li> Gebruik een optische pyrometer om de temperatuur van de actieve lamp meten. </li><li> Gebruik de proefopstelling aan rECORD het spectrum van de actieve lamp. </li><li> Bereken een zwart-curve van Plank straling van de wet met behulp van de gemeten temperatuur als input parameter. </li><li> Breng de berekende curve om het spectrum van de actieve lamp. Bepaal de factoren op basis waarvan de opgenomen intensiteiten van de berekende curve. Gelden die factoren om opgenomen spectra voor golflengte-afhankelijke gevoeligheid van de detector te corrigeren. </li><li> Herhaal dit voor elke regio de spectrometer werd gebruikt. </li></ol> 6. Data Transfer <ol><li> Bereid medium voor bestandsoverdracht. </li><li> Voor elke data meting, opnemen op het medium. </li><li> Neem dit medium en de bestanden op het uploaden naar een computer op het werk. </li></ol> 7. File Voorbereiding <ol><li> Voor elk bestand, ontleden in secties, een met geregistreerde gegevens, en de anderen het opgeven beginnen golflengte en gemiddelde golflengteverschuiving per datapunt. </li><li> Gebruik deze sectie om een ​​nieuw bestand aan te passen makengolflengten met gegevens. </li></ol> 8. Diatomic moleculaire analyse <ol><li> Selecteer de golflengte bestand en de bijbehorende lijn sterkte bestand. </li><li> Selecteer de basislijn. <ol><li> Stel in of de offset is constant, lineair of kwadratisch. </li><li> Stel de bijbehorende coëfficiënten om vaste of variabele waarden. </li></ol></li><li> Stel de resolutie en temperatuur, die beide kunnen vaste of gevarieerd. </li><li> Stel de tolerantie pasvorm voor de synthetische spectra passen aan de gemeten spectra zijn. </li><li> Monteer de berekende aan de experimentele spectra met behulp van een Nelder-Mead algoritme. </li><li> Met behulp van de best passende parameters van de berekende spectra voor elke meting, concluderen de microplasma parameters waargenomen op de verschillende vertragingen en poortbreedten gebruikt. </li></ol>

<ol><li>Miziolek, A. W., Palleschi, V., Schechter, I. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aMiziolek%2C+AW+%22Laser+Induced+Breakdown+Spectroscopy%22">Laser Induced Breakdown Spectroscopy</a>. , Cambridge University Press. New York. (2006).</li>
<li>Cremers, D. E., Radziemski, L. J. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aCremers%2C+DE+%22Handbook+of+laser-induced+Breakdown+Spectroscopy%22">Handbook of laser-induced Breakdown Spectroscopy</a>. , John Wiley. New York. (2006).</li>
<li>Singh, J. P., Thakur, S. N. Laser Induced Breakdown Spectroscopy. , Elsevier Science. New York. (2007).</li>
<li>Hahn, D. W., Omenetto, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Laser-induced+breakdown+spectroscopy+%28LIBS%29%2C+Part+I%3A+review+of+basic+diagnostics+and+plasma-particle+iterations%3A+still-challenging+issues+within+the+analytical+plasma+community%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Spectrosc%22%5BJournal%5D)">Laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS), Part I: review of basic diagnostics and plasma-particle iterations: still-challenging issues within the analytical plasma community.</a> Appl. Spectrosc. 64, (2010).</li>
<li>Hahn, D. W., Omenetto, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Laser-induced+breakdown+spectroscopy+%28LIBS%29%2C+Part+II%3A+review+of+instrumental+and+methodological+approaches+to+material+analysis+and+applications+to+different+fields%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Spectrosc%22%5BJournal%5D)">Laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS), Part II: review of instrumental and methodological approaches to material analysis and applications to different fields.</a> Appl. Spectrosc. 66, 347 (2012).</li>
<li>Parigger, C. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Atomic+and+molecular+emissions+in+laser-induced+breakdown+spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Spectrochim.+Acta+Part+B%22%5BJournal%5D)">Atomic and molecular emissions in laser-induced breakdown spectroscopy.</a> Spectrochim. Acta Part B. 79, 4-16 (2013).</li>
<li>Konjević, N., Lesage, A., Fuhr, J. R., Wiese, W. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Experimental+Stark+widths+and+shifts+for+spectral+lines+of+neutral+and+ionized+atoms%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Phys.+Chem.+Ref.+Data%22%5BJournal%5D)">Experimental Stark widths and shifts for spectral lines of neutral and ionized atoms.</a> J. Phys. Chem. Ref. Data. 31, 819-927 (2002).</li>
<li>Oks, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stark+broadening+of+hydrogen+and+hydrogen-like+spectral+lines+in+plasmas%3A+the+physical+insight%5BTitle%5D)+AND+%22Alpha+Science+Int%22%5BJournal%5D)">Stark broadening of hydrogen and hydrogen-like spectral lines in plasmas: the physical insight.</a> Alpha Science Int. , Oxford. (2006).</li>
<li>Parigger, C. G., Dackman, M., Hornkohl, J. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Time-resolved+spectroscopy+measurements+of+hydrogen-alpha%2C+-beta%2C+and+-gamma+emissions%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Opt%22%5BJournal%5D)">Time-resolved spectroscopy measurements of hydrogen-alpha, -beta, and -gamma emissions.</a> Appl. Opt. 47, (2008).</li>
<li>Parigger, C. G., Oks, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hydrogen+Balmer+series+spectroscopy+in+laser-induced+breakdown+plasmas%5BTitle%5D)+AND+%22Int.+Rev.+Atom.+Mol.+Phys%22%5BJournal%5D)">Hydrogen Balmer series spectroscopy in laser-induced breakdown plasmas.</a> Int. Rev. Atom. Mol. Phys. 1, 13-23 (2010).</li>
<li>Lucena, A. D., Tobaria, L. M., Laserna, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((New+challenges+and+insights+in+the+detection+and+spectral+identification+of+organic+explosives+by+laser+induced+breakdown+spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Spectrochim.+Acta+Part+B%22%5BJournal%5D)">New challenges and insights in the detection and spectral identification of organic explosives by laser induced breakdown spectroscopy.</a> Spectrochim. Acta Part B. 66 (1), 12-20 (2011).</li>
<li>Swafford, L. D., Parigger, C. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measurement+of+hydrogen+Balmer+Series+lines+following+laser-induced+optical+breakdown+in+laboratory+air%5BTitle%5D)+AND+%22Accepted%2C+Int.+Rev.+Atom.+Mol.+Phys%22%5BJournal%5D)">Measurement of hydrogen Balmer Series lines following laser-induced optical breakdown in laboratory air.</a> Accepted, Int. Rev. Atom. Mol. Phys. 4 (1), (2013).</li>
<li>Hornkohl, J. O., Nemes, L., Parigger, C. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spectroscopy+of+Carbon+Containing+Diatomic+Molecules%5BTitle%5D)+AND+%22Spectroscopy%2C+Dynamics+and+Molecular+Theory+of+Carbon+Plasmas+and+Vapor%22%5BJournal%5D)">Spectroscopy of Carbon Containing Diatomic Molecules.</a> Spectroscopy, Dynamics and Molecular Theory of Carbon Plasmas and Vapor. Nemes, L., Irle, S. , World Scientific. Singapore. 113-165 (2011).</li>
<li>Parigger, C., Hornkohl, J. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Diatomic+molecular+spectroscopy+with+standard+and+anomalous+commutators%5BTitle%5D)+AND+%22Int.+Rev.+Atom.+Mol.+Phys%22%5BJournal%5D)">Diatomic molecular spectroscopy with standard and anomalous commutators.</a> Int. Rev. Atom. Mol. Phys. 1, 25-43 (2010).</li>
<li>Parigger, C. G., Hornkohl, J. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Computation+of+AlO+emission+spectra%5BTitle%5D)+AND+%22Spectrochim.+Acta+Part+A%22%5BJournal%5D)">Computation of AlO emission spectra.</a> Spectrochim. Acta Part A. 81, 404-411 (2011).</li>
<li>Hermann, J., Peronne, A., Dutouquet, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Analysis+of+the+TiO-%CE%B3+System+for+temperature+measurements+in+laser-induced+plasma%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Phys.+B%3A+At.+Mol.+Opt.+Phys%22%5BJournal%5D)">Analysis of the TiO-γ System for temperature measurements in laser-induced plasma.</a> J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 34, 153-164 (2001).</li>
<li>Woods, A. C., Parigger, C. G., Hornkohl, J. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measurements+and+analysis+of+titanium+monoxide+spectra+in+laser-induced+plasma%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Lett%22%5BJournal%5D)">Measurements and analysis of titanium monoxide spectra in laser-induced plasma.</a> Opt. Lett. 37, 5139-5141 (2012).</li>
<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>
<li>Surmick, D. M., Parigger, C. G., Woods, A. C., Donaldson, A. B., Height, J. L., Gill, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Analysis+of+emission+Spectra+of+Aluminum+Monoxide+in+a+Solid+Propellant+Flame%5BTitle%5D)+AND+%22Int.+Rev.+Atom.+Mol.+Phys%22%5BJournal%5D)">Analysis of emission Spectra of Aluminum Monoxide in a Solid Propellant Flame.</a> Int. Rev. Atom. Mol. Phys. 3 (2), 2-137 (2012).</li>
<li>Woods, A. C., Parigger, C. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Time-resolved+Temperature+Inferences+Utilizing+the+TiO+A3%CF%86%E2%86%92X3%CE%94+Band+in+Laser-induced+Plasma%5BTitle%5D)+AND+%22Int.+Rev.+Atom.+Mol.+Phys%22%5BJournal%5D)">Time-resolved Temperature Inferences Utilizing the TiO A3φ→X3Δ Band in Laser-induced Plasma.</a> Int. Rev. Atom. Mol. Phys. 3 (2), 103-111 (2012).</li>
</ol>

Alle auteurs verklaren dat zij geen concurrerende financiële belangen.

De tijd opgelost meetprotocol en representatieve resultaten worden hier verder besproken. Het is belangrijk om de laser pulsen, gegenereerd synchroniseren met een snelheid van 10 Hz, 50 Hz met de werkfrequentie van de versterkte lineaire diode array en OMA (of ICCD). Bovendien, nauwkeurige timing van laserpulsen en opening van de poort van de geïntensiveerde lineaire diode array (of als alternatief ICCD) is essentieel. De golf generator, die in de experimentele schema wordt gebruikt voor de laserpulsen synchroniseren en...

Laser geïnduceerde afbraak spectroscopie (LIBS) technieken 1-5 hebben toepassingen in atomaire 6-12 en moleculaire studies van plasma 13-20 gegenereerd met laserstraling. Tijdsopgeloste spectroscopie is essentieel voor het bepalen van de tijdelijke eigenschappen van het plasma. Temperatuur en elektronendichtheid, om maar twee plasma parameters kunnen worden gemeten behoorlijk is theoretisch model van de verdeling plasma beschikbaar. Scheiding van vrije-elektronen straling van atomaire en moleculaire emissie stelt ons in staat om nauwkeurig voorbijgaande fenomenen te onderzoeken. Door te focussen op een bepaalde temporele venster kan men &quot;bevriezen&quot; plasma verval en te verkrijgen nauwkeurige spectroscopische vingerafdruk. LIBS heeft een verscheidenheid aan toepassingen en recentelijk interesse LIBS-diagnose een aanzienlijke toename gemeten door het aantal onderzoekers publiceert in het veld. Pico-en femtoseconde gegenereerde microplasma is van de lopendeonderzoek rente echter historisch experimentele LIBS regelingen benutten nanoseconde laserstraling. Figuur 1 toont een typische experimentele opstelling voor laser-geïnduceerde afbraak spectroscopie. Voor dit protocol, de functionele verdeling van energie voor de eerste bundel is in de orde van 75 mJ puls, bij de infrarode golflengte van 1064 nm. Deze puls energie kan worden aangepast zoals nodig. . Het plasma wordt gedispergeerd met de spectrometer en gemeten met een versterkte lineaire diode array en OMA of alternatief afgebeeld op een Geïntensiveerde 2-dimensionale Charge Coupled Device (ICCD) Figuur 2 toont het tijddiagram van tijdsopgeloste experimenten: synchronisatie van gepulste laserstraling met afleesbaarheid, laserpuls trigger, laser brand, en de poort open vertraging. Succesvolle tijdsopgeloste spectroscopie vereist verschillende kalibratie procedures. Deze procedures omvatten golflengtekalibratie, ruggrond correctie, en het belangrijkst, gevoeligheid correctie van de detector. Gevoeligheid gecorrigeerde gegevens zijn belangrijk voor het vergelijken van gemeten en gemodelleerde spectra. Bij een toename van signaal-ruisverhouding, worden meerdere laser geïnduceerde afbraak gebeurtenissen opgenomen.

<table><tbody><tr><td>Custom Box</td><td>UTSI</td><td>None</td><td>Signaalverdeler en conditioner. Een oscilloscoop kan hiervoor worden gebruikt.</td></tr><tr><td>Four Channel Digital Delay/Pulse Generator</td><td>Stanford Research Systems, Inc.</td><td>Model DG535</td><td>Bedrijven: Tequipment, diyAudio</td></tr><tr><td>Four Channel Color Digital Phosphor Oscilloscope</td><td>Tektronix</td><td>TDS 3054</td><td>500 MHz - 5 GS/sec, Bedrijven: Amazon, Tektronix, Fluke, Agilent Technologies, Pico Technology</td></tr><tr><td>Wavetek FG3C Function Generator</td><td>Wavetek</td><td>FG3C</td><td>Bedrijven: 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>Laserstraling, Klasse IV.&nbsp; Bedrijven: 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, met ND10A reflectieve filter. Bedrijven: Canberra, Edmund Optics</td></tr><tr><td>Nd:YAG Laser Line Mirror, 1.064 nm</td><td>Thorlabs</td><td>NB1-K13</td><td>Bedrijven: Edmund Optics, Newport</td></tr><tr><td>1 inch Fused Silica Bi-Convex Lens, uncoated</td><td>Newport</td><td>SBX031</td><td>Bedrijven: Edmund Optics, Thorlabs</td></tr><tr><td>2 inch Fused Silica Plano-Convex lens, uncoated</td><td>Newport</td><td>SPX049</td><td>Convexe lens, f/4.&nbsp; Bedrijven: Edmund Optics, Thorlabs</td></tr><tr><td>Spectrograph</td><td>Instruments S.A. division Jobin-Yvon</td><td>HR 640</td><td>Bedrijven: Andor, Newport, Horiba</td></tr><tr><td>Manual and electronic controller for Spectrograph</td><td>Instruments S.A. division Jobin-Yvon</td><td>Model 980028</td><td>Handmatige en elektronische controller voor Spectrograph</td></tr><tr><td>Mega 4000</td><td>Mega</td><td>Model 129709</td><td>Computerinterface voor Spectrograph</td></tr><tr><td>Gateway 2000 Crystal Scan 1024 monitor</td><td>Gateway</td><td>PMV14AC</td><td>Monitor voor computerinterface</td></tr><tr><td>20 MHz Oscilloscope</td><td>BK Precision</td><td>Model 2125</td><td>Bedrijven: Amazon, Tektronix, Fluke, Agilent Technologies, Pico Technology</td></tr><tr><td>6040 Universal Pulse Generator</td><td>Berkeley Nucleonics Corporation</td><td>Model 6040</td><td>Bedrijven: Agilent Technologies, Tektronix, Quantum Composers</td></tr><tr><td>Separate component to 6040 Universal Pulse Generator</td><td>Berkeley Nucleonics Corporation</td><td>Model 202 H</td><td>Aparte component voor 6040 Universal Pulse Generator</td></tr><tr><td>ICCD Camera</td><td>EG&amp;G Parc</td><td>Model 46113</td><td>Bedrijven: Andor, Standford Computer Optics, LaVision, Hamamatsu</td></tr><tr><td>OMA III</td><td>EG&amp;G Parc</td><td>Model 1460</td><td>Spectrale data-acquisitie en analyse. Apparaat uit productie, vervangen door software geïnstalleerd op computers.</td></tr></tbody></table>

meting en analyse van atomair waterstof en diatomic moleculaire alo, c<sub&gt; 2</sub&gt;, cn, en tio spectra following laser-induced optische breakdown

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

In dit werk, presenteren we tijdsopgeloste metingen van atomaire en diatomische spectra volgende laser-induced optische afbraak. Een typische LIBS opstelling wordt gebruikt. YAG laser met een frequentie van 10 Hz bij de fundamentele golflengte van 1064 nm: een Nd Hier exploiteren wij. De 14 ns impulsen met anenergy van 190 mJ / puls zijn gericht aan een 50 urn vlekgrootte een plasma van optische afbraak of laser ablatie in de lucht te genereren. De microplasma wordt afgebeeld op de ingangsspleet van een 0,6 m spectrometer, en spectra worden opgenomen met behulp van een 1800 groeven / mm raspen een geïntensiveerde lineaire diodearray en optische Multichannel Analyzer (OMA) of een ICCD. Van belang zijn Stark-verbrede atomaire lijnen van de waterstof Balmer serie elektronendichtheid afleiden. We hebben ook ingaan op temperatuurmetingen van met twee atomen emissie spectra van aluminium koolmonoxide (AIO), koolstof (C 2), cyaan (CN), en titanium koolmonoxide (TiO). De experimentele procedures omvatten wavelength en gevoeligheid kalibraties. Analyse van de moleculaire spectra wordt bereikt door het aanbrengen van gegevens met tabelvorm lijn sterktes. Bovendien zijn Monte-Carlo simulaties soort uitgevoerd om een ​​schatting van de foutenmarges. Tijdsopgeloste metingen zijn essentieel voor de voorbijgaande plasma voorkomende in LIBS.

LIBS gebruikt gepulste laserstraling een monster voldoende ioniseren plasma te vormen. Laser-induced afbraak van gasvormige stoffen zullen plasma dat is gecentreerd rond het centrale gebied van de excitatie straal te creëren, terwijl de laser ablatie op vaste oppervlakken zal produceren plasma boven het oppervlak van het monster. Het plasma wordt gegenereerd door het richten van de optische straling in de orde van 100 GW / cm 2 voor de afbraak nanoseconde pulsen. Om laserablatie plasma produceren typisch 1 GW...

Tijdopgeloste atomaire en moleculaire diatomische soorten worden gemeten met behulp van LIBS. De spectra worden verzameld op verschillende tijdvertragingen na generatie optische analyse plasma met Nd: YAG laser straling en geanalyseerd om elektronendichtheid en de temperatuur afleiden.

Meting en analyse van atomair waterstof en Diatomic Moleculaire AlO, C<sub&gt; 2</sub&gt;, CN, en TiO Spectra Following Laser-induced Optische Breakdown

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

Het algemene doel van het volgende experiment is het meten en analyseren van tijdopgeloste spectrale signaturen van atoom- en/of moleculaire emissies na de generatie van een door laser geïnduceerde vonk. Dit wordt bereikt door gepulseerde laserstraling met een golflengte van 1064 nanometers te focussen op een doelgebied voor breakdown in lucht of ablatie van het monster. Pas in een tweede stap de vertragingstijd tussen de optische plasmageneratie en de detector aan om tijdopgeloste atoom- en/of moleculaire spectra te meten.Vervolgens worden de golflengte en intensiteit gebruikt om de geregistreerde gegevens te kalibreren ter voorbereiding van de experimentele resultaten. Voor vergelijking met theoretische voorspellingen worden resultaten verkregen die aantonen dat de techniek kan worden gebruikt om de temperatuur te bepalen aan de hand van diatomische recombinatiespectra, en om de tijdsontwikkeling van atomaire en moleculaire soorten in het plasma te bestuderen. Het belangrijkste voordeel van deze techniek ten opzichte van bestaande methoden, zoals elektrische ontlading, is dat laser-geïnduceerde optische breakdown relatief eenvoudig uit te voeren is.Deze methode kan helpen bij het beantwoorden van kernvragen in het vakgebied van de verbranding, zoals de laserontsteking van brandbare vloeistoffen, vaste stoffen en gassen. Atoom- en molecuulspectra zijn daarnaast nuttig voor het begrijpen van verbrandingsprocessen. Hoewel deze methode inzicht kan bieden in laser-geïnduceerde fenomenen, kan zij ook worden toegepast op andere systemen, zoals gepulseerde dampafzetting.Bovendien kan gedetailleerde spectrale analyse bijdragen aan het begrip van astrofysisch plasma. Over het algemeen zullen personen die nieuw zijn met deze methode moeite hebben vanwege de vereisten om een hoge nauwkeurigheid in de golflengte, kalibratie en intensiteitskalibratie te bereiken om een goede, nauwkeurige timing te realiseren en een goede signaal-ruisverhouding in de experimentele gegevens te verkrijgen. Visuele demonstraties van deze methode zijn cruciaal.Omdat de vroege tijdmetingsstappen moeilijk te leren zijn vanwege diverse concurrerende plasmadynamica-fenomenen, zijn de componenten van dit experiment over twee optische banken verdeeld. De laser bevindt zich op de ene bank, de spectrometer op de andere.Een overzicht van deze opstelling is weergegeven in dit schema; om de experimenten uit te voeren, begint u met een neodymium-YAG-laser en richt u de output naar een bundelsplitser die licht van 1064 nanometer doorlaat. Gebruik een PIN-high-speed fotodetector om een deel van de laserstraling dat door de bundelsplitser wordt gereflecteerd te registreren. Verbind deze fotodetector met een oscilloscoop via een coaxkabel om de optische puls te monitoren.Na de straalsplitser wordt een lijn infraroodreflecterende spiegels gebruikt om de bundel parallel aan de spleet van het spectrometersysteem te positioneren. Deze spiegel richt de bundel parallel aan de spleet en naar een focuselement. Gebruik een lens op een translatievlak om de bundel te focussen, zodat er optische breakdown-plasma wordt gegenereerd parallel aan de spectrometerspleet.Lijn vervolgens twee kwartslenzen uit om het plasma op de spleet af te beelden voor metingen boven 380 nanometer. Plaats een cut-on filter tussen de twee lenzen. Zodra er een plasma is ontstaan, wordt het spectrum ervan gespreid door de spectrometer.Het spectrum wordt geregistreerd door een versterkte lineaire diode-array die is verbonden met een optische multichannel-analyzer. Bereid de gegevensverwerving voor door een functiegenerator, die een driehoeksgolf van 50 hertz produceert, aan te sluiten op een divide-by-five-circuit sink-box. Gebruik het 10 hertz-signaal van één uitgang van het divide-by-five-circuit als ingang voor een digitale vertragingsgenerator.Gebruik één uitgang van de digitale vertragingsgenerator om de neodymium YAG-flitslampen te synchroniseren zodat deze op 10 hertz werken. Gebruik een andere uitgang van de digitale vertraging via de sink-box om de triggers van de diode-array-intensificator en de optische multichannel-analyser, die op 50 hertz werken, aan te sturen. Leid vervolgens de instelbare triggeruitgang van de laser door naar een oscilloscoop en een pulsgenerator.Sluit vervolgens de uitgangen van de pulsgenerator aan op de geïntensiveerde lineaire diodearray en de oscilloscoop. Sluit tot slot de geïntensiveerde lineaire DDE aan op de optische multikanalanalyser. Neem de nodige veiligheidsvoorzorgsmaatregelen voor het werken met lasers.Begin de metingen door de functiegenerator zo in te stellen dat er een driehoekspuls van 50 hertz wordt uitgezonden. Bereid de laser voor op gebruik door het koelsysteem en de voeding in te schakelen. Activeer de laser vervolgens op de digitale pulsgenerator.Stel de poortbreedte in om te specificeren hoe lang de DIO-array wordt blootgesteld aan plasmastraling. Stel daarnaast de vertragingstijd in, die bepaalt hoe lang er na de breakdown gewacht moet worden voor de gegevensverzameling. Start de optische breakdown in lucht, beeld het microplasma af op de spleet van de spectrometer en registreer de gegevens.Zodra de plasmadata zijn verzameld, schakelt u de laser uit om te beginnen met de kalibratie van het optische systeem, inclusief de spectrometer, de DIO-array en de optische multikanalanalysator, om voor nonlineariteiten te corrigeren. Plaats bij de plasmametingen standaard kalibratielampen op de plek waar het plasma werd gevormd. Fit de verzamelde gegevens met bekende golflengten om de pixel-golflengtecorrespondentie in de relevante spectrale gebieden te verkrijgen en zo de intensiteitskalibratie te starten.Schakel een wolfraamlamp in en laat deze opwarmen. Gebruik vervolgens een optische porometer om de temperatuur te meten. Plaats de lamp daarna op de plek waar het plasma werd gegenereerd en gebruik de apparatus om het spectrum vast te leggen.Gebruik de gemeten temperatuur om een zwartlichaamcurve te berekenen en vergelijk deze met het gemeten spectrum voor elk spectrale gebied waarin de spectrometer is gebruikt. Bepaal de verhouding tussen de ideale en de geregistreerde intensiteiten als functie van de golflengte. Pas deze factoren toe om de geregistreerde spectra te corrigeren in de daaropvolgende data-analyse.Hier werd de opstelling gebruikt om de Balmer-alfalijn van waterstof te registreren in gasvormige waterstof bij 107 kilopascal. De spectra van 1000 opeenvolgende optische breakdown-gebeurtenissen zijn opgelost langs de hoogte van de spectrometerspleet voor een vertragingstijd van 42 nanoseconden. De maximale roodverschuiving is 1,2 nanometer.De maximale elektronendichtheid is 0,32 × 10²⁵ elektronen per kubieke meter. Hier wordt het spectrum getoond voor de elektronische overgang van titaniumoxide van de eerste aangeslagen triplet PHI-toestand naar de grondtoestand, met vibratieniveauverschillen gelijk aan nul. Het gemeten spectrum in het zwart is geregistreerd met een tijdsvertraging van 95 µs; de rode lijn is een fit van de gegevens via een elder mead-fittingalgoritme, met een spectrale resolutie van 0,09 nm en een temperatuur van 3.300 K.Als een ander voorbeeld: dit is het rotationeel-vibrationele spectrum van aluminiummonoxide. De overgang is van de tweede aangeslagen dublet sigma plus-toestanden naar de grondtoestand, waarbij de verschillen in vibrationeel niveau gelijk zijn aan nul.Opnieuw is het gemeten spectrum in het zwart weergegeven. In dit geval was de tijdsvertraging 45 microseconds en de poortbreedte vijf microseconds. Het gefitte spectrum in het rood is berekend met een spectrale resolutie van 0,09 nanometers en een temperatuur van 3 900 kelvin.Bij het uitvoeren van deze procedure is het belangrijk om belangrijke laserstralingsparameters vast te leggen, zoals de pulsbreedte, de pulsvorm in de focus en de energie per puls. Het is daarnaast belangrijk om de vastgelegde gegevens na deze procedure te kalibreren en opnieuw te kalibreren. Andere methoden, zoals laser-geïnduceerde fluorescentie, kunnen worden gebruikt om aanvullende vragen te beantwoorden, zoals de ruimtelijke verdeling van species in het plasma.Na de vroege ontwikkeling heeft deze techniek de weg vrijgemaakt voor laser-geïnduceerde spectroscopie om monsters op afstand te analyseren, bijvoorbeeld voor het analyseren van Marsgesteente op Mars. Na het bekijken van deze video zou u een goed begrip moeten hebben van hoe tijdopgeloste metingen kunnen worden geregistreerd.Spectra Vergeet niet dat laserstraling extreem gevaarlijk kan zijn en dat er altijd voorzorgsmaatregelen moeten worden genomen, zoals het dragen van een laserbeschermbril, wanneer de laser is ingeschakeld.

measurement-analysis-atomic-hydrogen-diatomic-molecular-alo-c2-cn-tio

Research

JoVE Journal

Engineering

Techniek

LIBS opsporingsmogelijkheden op grond simulanten werden getest met behulp van een scala aan pulsenergieën en timing parameters. Kalibratiecurves werden gebruikt om detectie en gevoeligheden voor verschillende parameters bepalen. Algemeen de resultaten bleek dat er geen significante vermindering detectiemogelijkheden door minder pulsenergieën en niet-gated detectie.

Afhankelijkheid van Laser-geïnduceerde Breakdown Spectroscopy Resultaten op Pulse Energies en timing parameters met Bodem Simulants

Laser-induced afbraak spectroscopie uitgevoerd op dunne orgaan-en tumorweefsel met succes natuurlijke elementen en kunstmatig geïnjecteerd gadolinium (Gd), die met ingang van Gd-gebaseerde nanodeeltjes aangetroffen. Afbeeldingen van chemische elementen bereikt een resolutie van 100 micrometer en kwantitatieve sub-mm gevoeligheid. De verenigbaarheid van de setup met standaard optische microscopie benadrukt het potentieel om meerdere beelden van een zelfde biologisch weefsel te bieden.

Laser-induced Breakdown Spectroscopy: Een nieuwe aanpak voor de nanodeeltjes&#39;s Mapping en kwantificering in orgaanweefsel

De ontwikkeling van nieuwe ablatieve materialen en hun numerieke modellering vereist uitgebreid experimenteel onderzoek. Dit protocol beschrijft procedures voor de karakterisering van de materiaalrespons in plasmastromingen, waarbij de kerntechnieken niet-invasieve methoden zijn om de materiaalverkleining te volgen, samen met de chemie in de reactieve grenslaag door emissiespectroscopie.

Emissie spectroscopische Boundary Layer Investigation tijdens Ablatief materiaaltestreactoren in Plasmatron

We presenteren een protocol voor het creëren van een realtime film van een moleculair rotatiegolfpakket met behulp van een hoogwaardige Coulomb-explosie-beeldvormingsopstelling.

Direct Imaging van Laser-driven Ultrasnelle Moleculaire Rotation

Voor kleine chirale soorten biedt Coulomb explosie Imaging een nieuwe benadering om te bepalen van de handigheid van individuele moleculen.

Coulomb explosie Imaging als een instrument om te onderscheiden tussen stereo-isomeren

Wij fabriceren metaal/LaAlO3/SrTiO3 Heterostructuren met behulp van een combinatie van gepulste laser afzetting en in situ magnetron sputteren. Door magnetotransport en in situ X-ray photoelectron spectroscopie experimenten onderzoeken we de wisselwerking tussen elektrostatische en chemische fenomenen van het quasi tweedimensionaal electron gas gevormd in dit systeem.

Groei en elektrostatische fysico-chemische eigenschappen van metaal/LaAlO3/SrTiO3 Heterostructuren

Hier presenteren we de protocollen van differentiaal-detectie analyses van time-resolved infrarood Vibrationele spectroscopie en elektron diffractie waarmee opmerkingen van de vervormingen van de lokale structuren rond photoexcited moleculen in een in kolomvorm vloeibare kristallen, het geven van een atomaire perspectief op de relatie tussen de structuur en de dynamiek van dit photoactive materiaal.

Nieuwe technieken voor het observeren van structurele dynamica van Photoresponsive vloeibare kristallen

Tijdens vacuüm inductie smelten, laser-geïnduceerde verdeling spectroscopie wordt gebruikt om real-time kwantitatieve analyse van de belangrijkste-ingrediënt elementen van een gesmolten legering uit te voeren.

Kwantitatieve analyse van vacuüm inductie smelten door laser-geïnduceerde verdeling spectroscopie

Presenteren we een protocol voor indringende ultrasnelle vibrationele samenhangen in polyatomisch radicale caties die in moleculaire dissociatie resulteren.

Meting van de ultrasnelle vibrationele samenhangen in polyatomisch radicale caties met sterke-veld adiabatische ionisatie

Hier gebruiken we een polymeerstabilisator om metaal-organische raamwerk (MOF) suspensies te bereiden die een duidelijk verminderde verstrooiing vertonen in hun grondtoestand en voorbijgaande absorptiespectra. Met deze MOF-suspensies biedt het protocol verschillende richtlijnen om de MOFs spectroscopisch te karakteriseren om interpreteerbare gegevens op te leveren.

Een technische gids voor het uitvoeren van spectroscopische metingen aan metaal-organische raamwerken

Leer tijdopgeloste spectra meten van atomaire en moleculaire emissies na laser-geïnduceerde optische doorbraak. Deze methode bepaalt elektronendichtheid en temperatuur in plasma.

Meting en analyse van atomair waterstof en Diatomic Moleculaire AlO, C 2, CN, en TiO Spectra Following Laser-induced Optische Breakdown (Video) | JoVE Journal

Meting en analyse van atomair waterstof en Diatomic Moleculaire AlO, C

Meer video's verkennen