Toprak benzerleri kullanılarak Darbe Enerjileri ve Zamanlama Parametreleri Lazer kaynaklı Dağılımı Spektroskopisi Sonuçlarının Bağımlılığı

Aşağıdaki deneyin genel amacı, lazer kaynaklı kırılma spektroskopisi veya dudaklar kullanılarak toprak simülatörleri gibi iletken olmayan malzemelerdeki elementlerin tespiti için darbe enerjisi ve zamanlama parametrelerinin etkilerini belirlemektir. Bu, bir plazma oluşturmak için bir lazer darbesinin toprak uyarıcısı üzerine odaklanmasıyla elde edilir. Plazmadan gelen ışık, numunedeki elementler hakkında bilgi sağlamak için spektral olarak çözülür ve tespit edilir.

İkinci adım olarak. Farklı konsantrasyonlarda eser elementlere sahip sentetik silikat numunelerindeki spektrumlardan gelen atomik emisyon çizgileri, çeşitli enerjilerde ve zamanlama parametrelerinde kalibrasyon eğrileri oluşturmak için kullanılır. Daha sonra, kalibrasyon eğrileri, farklı darbe enerjileri ve zamanlama parametreleri için hassasiyetleri ve algılama sınırlarını belirlemek için kullanılır.

Daha düşük darbe enerjilerinin, daha yüksek darbe enerjileri kullanılarak elde edilenlere benzer algılama limitleri sağladığını ve kapısız mod algılama kullanıldığında algılama yeteneklerinde hafif bir kayıp olacağını gösteren sonuçlar elde edilir. Yapılan. Lib tekniğinin avantajları arasında katıları, sıvıları veya gazları çok az numune hazırlığı ile veya hiç numune hazırlığı olmadan analiz edebilme, hem kantitatif hem de kalitatif analizler sağlama, çoklu elementleri tespit etme ve yüzeye yalnızca optik erişime ihtiyaç duyma yer alır. Bu, laboratuvarda gerçekleştirilemeyen analizler için idealdir.

Şu anda libs, özellikle saha tabanlı ölçümler gerektiren birçok farklı uygulama için kullanılmaktadır. Bu videodaki sistem, 10 hertz'lik bir darbe frekansı tekrarlama oranıyla 1064 nanometrede çalışan bir Q anahtarı N-D-Y-A-G lazer kullanır. Ayna. Lazer ışınını, lazer darbelerini bir çeviri aşamasına yerleştirilen numune üzerinde odaklayan 75 milimetre odak uzaklığına sahip bir lense yönlendirin.

Yoğunlaştırılmış bir CCD'ye sahip bir kabuk spektrografı kullanarak spektrumu çözmek ve kaydetmek için plazma oluşum noktasının yakınına yerleştirilmiş bir optik fiber ile numune tarafından üretilen plazma ışığını toplayın. Lazer ve ICCD dedektörü arasındaki zamanlamayı kontrol etmek için bir dijital gecikme üreteci kullanın. Osiloskop içindeki zamanlamayı doğrulayın.

Ardından, yaygın toprak örneklerini taklit etmek için deney için örnekler hazırlayın. Bilinen element konsantrasyonlarına sahip sentetik silikat sertifikalı referans malzemeleri kullanın. Analizde tutarlılık için pürüzsüz 31 milimetre çapında peletler yapmak için alüminyum diskler, bir D döküm seti ve bir hidrolik pres kullanın.

İlk adım olarak, kalibrasyon eğrileri oluşturmak için numuneleri kullanın. Libs verilerini toplamak için. Bilgisayardaki odaklama merceğinin odak noktasına bir örnek yerleştirin.

ICCD ayarlarını ve geçitsiz çalışma olup olmadığını kontrol edin. Zaman gecikmesini sıfır mikrosaniyeye ayarlayın. Lazer darbe enerjisini kullanılan enerjilerden birine değiştirin ve veri toplamaya başlayın.

Her spektrum kaydedildikten sonra, analiz için numune üzerinde yeni bir nokta seçin. Kapısız kayıtların tümü tamamlandığında, kapılı algılama için ICCD zaman gecikmesini bir mikrosaniyeye değiştirin ve beş yeni spektrum kaydedin Bu konfigürasyonla, test edilecek numunelerin ve enerjilerin her biri için kapısız ve kapılı ölçümleri tekrarlayın. Y eksenindeki bir eleman için spektrumdaki tepe noktasının ortalama alanını ve x ekseni boyunca element konsantrasyonunu çizerek kalibrasyon eğrilerini oluşturun.

Alternatif olarak, tepe alanının demir tepe alanına oranını 406 nanometre olarak çizin. Y ekseni boyunca, kalibrasyon eğrilerine uymak için doğrusal bir eğilim çizgisi kullanın ve plazmanın sıcaklığını bulmak için üç sigma algılamayı kullanarak algılama sınırlarını bulun, 371 ile 408 nanometre arasındaki dalga boylarına sahip verilerdeki demir çizgileri tanımlayın ve bilinen üst enerjiler dejenerasyonu ve geçiş olasılıkları ile. Bu miktarlar ve geçişin yoğunluğu bu denklemi sağlamalı ve geçişin üst enerjisinin bir fonksiyonu olarak düz bir çizgi üretmelidir.

Eğimin büyüklüğü kt üzerinde negatif birdir, burada K boltzmann sabiti ve T sıcaklıktır. Verileri çizin ve eğriyi düz bir çizgiye sığdırın. Ardından, lazer sisteminin odağındaki bir numunenin elektron yoğunluğunu bulmak için buradaki sıcaklığı, 8.400 kelvin olarak çözün.

ICCD kapısı genişliğini 4,5 mikrosaniyeye ve zaman gecikmesini 0,5 mikrosaniyeye ayarlayın. Hidrojen hattının tam genişliğini 656 nanometrede maksimumun yarısı kadar ölçün. İndirgenmiş dalga boyunu ve 10.000 kelvin sıcaklığı kullanarak elektron yoğunluğunu hesaplayın.

Baryumun tespiti için oluşturulan bu grafik, algılama limitlerini hesaplamak için kalibrasyon eğrileri oluşturmanın iki yolunun, bir mikrosaniyelik bir gecikmeyle geçitli verileri kullanarak nasıl karşılaştırıldığını gösterir. Spektral tepe noktasının mavi ile gösterilen alanı kullanılarak hesaplanan ve siyah ile gösterilen unratioed olarak adlandırılan algılama limitleri, spektral tepe noktasının altındaki alanın, 406 nanometre demir çizgisinin altındaki tepe noktasına oranının alınmasıyla hesaplanan algılama limitleridir ve oranlanmış olarak adlandırılır. Oran verileri, deneyde kullanılan darbe enerjileri üzerinde daha düşük algılama limitleri üretir.

Bu aynı zamanda, oranlanmış veriler kullanılarak gecikme olmaksızın toplanan geçitsiz verilerde de bulunur. Bu grafik, baryum için enerji aralığı üzerinden siyah renkte kapılı algılama ile mavi renkte kapısız algılama arasındaki algılama sınırlarını karşılaştırır. Geçitli algılama modunun daha düşük algılama limitleri ürettiği görülebilir.

Bu genellikle, aynı numunenin spektrumuna karşı kapılı algılama kullanılarak bir numunenin spektrumunun tüm veri karşılaştırması için geçerlidir. G olmayan geçitli algılamanın kullanılması, geçitli algılamanın beklenen daha düşük taban çizgisini gösterir. Bu spektrumlar, G kapılı olmayan algılama için 10 milijoule darbelerle alındı.

Sentetik silikat numunesindeki elementlerin spektral tepe noktalarının altındaki tepe alanı, lazer darbe enerjisinin bir fonksiyonu olarak artar. Aynısı kapılı algılama için de görülür. Bu artış, büyük olasılıkla, daha büyük bir plazma ve daha güçlü bir uyarma sinyali üreten daha büyük bir numune kütlesinin kesilmesinden kaynaklanmaktadır.

Bu G kapılı olmayan ölçümde lazer darbe enerjisi arttıkça arka plandaki artışa dikkat edin. Bu, kendi kendine absorpsiyonu ve artan plazma sürekliliği arka planının daha yüksek enerjilerde algılama yeteneklerini etkileyebileceğini düşündürmektedir. Bununla birlikte, genel sonuçlar, daha düşük darbe enerjileri ve kapılı olmayan algılama kullanan algılama yeteneklerinde önemli bir azalma olmadığını göstermektedir.

Lazer enerjisinin bir fonksiyonu olarak ortalama sıcaklığın, her iki algılama modu için test edilen enerji aralığı boyunca nispeten sabit olduğu görülmektedir. Bununla birlikte, kapısız mod sıcaklığı 10.000 ila 11.000 kelvin aralığındayken, kapılı mod sıcaklığı 8.100 ila 8.700 kelvin aralığındadır. Bu mantıklıdır, çünkü plazma oluşumunun en erken kısmı G kapılı olmayan modda izlenir, elektron yoğunluğu ölçümü, lazer darbe enerjisi 10 kat arttığında yoğunlukta küçük bir artış gösterir.

Bu videoyu izledikten sonra, bir dudak measurement.It nasıl başarılı bir şekilde gerçekleştirileceğini iyi anlamış olmalısınız.