토양 닮은를 사용하여 펄스 에너지 및 타이밍 매개 변수에 대한 레이저 유도 내역 분광학 결과의 의존
Summary
토양에 닮은 LIBS 검출 기능은 펄스 에너지 및 타이밍 파라미터의 범위를 사용하여 시험 하였다. 교정 곡선은 다른 매개 변수에 대한 검출 한계 및 감도를 결정하는 데 사용 하였다. 일반적으로, 결과는 낮은 펄스 에너지 및 비 게이트 탐지를 사용하여 탐지 기능에 상당한 감소가없는 것으로 나타났다.
Abstract
낮은 펄스 에너지 (<100 엠제이) 및 타이밍 매개 변수에 대한 몇 가지 LIBS 감지 기능의 의존성 합성 규산 샘플을 사용하여 조사 하였다. 이러한 샘플은 토양 닮은로 사용하고 일반적으로 농도의 넓은 범위에서 토양에있는 작은 및 추적 요소를 포함 하였다. 이 연구를 위해, 100 개 이상의 교정 곡선은 상이한 펄스 에너지 및 타이밍 파라미터를 사용하여 제조 하였다; 검출 한계 및 감도는 교정 곡선으로부터 결정 하였다. 플라즈마의 온도는 다양한 에너지 및 시험 타이밍 파라미터에 대한 볼츠만 플롯을 사용하여 측정 하였다. 플라즈마의 전자 밀도는 테스트 에너지 위에 656.5 nm에서의 수소 라인의 전체 폭 절반 최대 값 (FWHM)을 사용하여 계산 하였다. 전반적으로, 결과는 낮은 펄스 에너지 및 비 게이트 탐지의 사용이 심각 분석 결과를 손상하지 않는 것을 나타냅니다. 이러한 결과는 설계에 매우 적합하다 현장인 휴대용 LIBS 악기.
Introduction
레이저 유발 고장 분광법 (LIBS)가 여기 원으로 레이저를 사용하여 생성 된 스파크 원소 분석의 간단한 방법이다. 레이저 펄스는 가열 절제, 원자화하여 플라즈마의 형성을 초래 표면 재료를 이온화하여 표면 상에 집중된다. 플라즈마 광은 스펙트럼 해결 및 감지 요소는 자신의 스펙트럼 서명에 의해 식별됩니다. 올바르게 조정 된 경우, LIBS 양적 결과를 제공 할 수 있습니다. LIBS는 거의 또는 전혀 샘플 준비와 고체, 기체, 액체를 분석 할 수 있습니다. 1 이러한 특성은 실험실에서 수행 할 수없는 분석에 이상적이다.
현재, LIBS 특히 다양한 응용 프로그램을 정량화 필드 기반의 측정을 필요로하는 사람들을 위해 연구되고있다. 1-8이 필드 기반의 시스템에 적합한 견고하고 컴팩트 한 구성 요소를 사용하여 LIBS 계측의 개발이 필요합니다. 대부분의 경우에,자체 구성 요소를하여 분석 성능 저하, 실험실 기반 장비의 전체 기능이 없습니다. LIBS 결과 레이저 펄스 파라미터 및 샘플링 형상, 주위 대기, 및 게이트 또는 비 – 게이트 된 검출의 사용을 포함하는 다른 측정 조건에 의존한다. 9-12 필드 기반 LIBS 계측 들어, 고려해야 할 두 가지 중요한 요인은 펄스 에너지 아르 그리고 사용이 아닌 검출 게이트 대 게이트. 이러한 두 가지 요인은 광범위하게 LIBS 기기의 비용, 크기 및 복잡도를 결정한다. 0.3 ~ 10 Hz에서의 반복 속도로 10 ~ 50 엠제이에서 펄스를 생성 할 수있는 소형, 튼튼하게 건조 레이저는 상업적으로 사용할 수 있으며, 사용하기 매우 유리하다. 따라서 어떤 경우, 감지 기능의 손실이 레이저의 사용으로 발생합니다 무엇을 아는 것이 중요합니다. 이 절제 및 기화 물질의 양 및 여진 숯불을 결정한 펄스 에너지는 LIBS위한 주요 파라미터이다플라즈마의 acteristics. 또, 게이트 검출의 사용은 LIBS 시스템의 비용을 증가시킬 수 있으며, 그 결과, 게이트와 비 게이팅을 사용하여 스펙트럼을 검출하고 검출 능력의 차이를 결정하기 위해 필수적이다.
최근 연구는 강에있는 작은 요소에 대한 비 게이트 검출에 문이 감지를 비교 하였다. 결과는 검출 한계는 비 문이 검출 비교하지 않을 경우 더 나은 것으로 나타났다. 12 LIBS의 한 가지 중요한 특징은 기술이 물리적, 화학적 매트릭스 효과가 발생한다는 것입니다. 전자의 예는보다 전도 / 금속 표면에보다 효율적으로 레이저 펄스 커플 표면 비전도 있다는 것입니다. 13 본 연구의 경우, 우리는 토양 닮은 같은 비전 도성 물질의 펄스 에너지 및 타이밍 매개 변수의 효과를 확인하고 싶었다.
하지만, 필드 휴대용 LIBS 장비가 개발되어 사용되고있다일부 응용 프로그램의 탐지 기능에 대한 포괄적 인 연구는 토양 닮은를 사용하여 낮은 에너지 및 비 게이트 시스템에 높은 에너지 및 게이트 시스템을 비교 수행되지 않았습니다. 이 연구는 복잡한 매트릭스에있는 미량 원소의 결정을위한 레이저 펄스 에너지 및 타이밍 매개 변수에 초점을 맞추고 있습니다. 레이저 펄스 에너지가 낮은 및 높은 에너지 간의 비교를 얻기 위해 10 내지 100 mJ의 범위였다. 비 검출 게이트 대 게이트의 사용의 비교는 또한 동일한 에너지 범위에 걸쳐 수행 하였다.
Protocol
Representative Results
Discussion
비 – 게이트 및 게이트 검출 모드를 비교하면, 검출 한계 데이터는 게이트 된 감지 모드가 아닌 게이트 검출 모드에서 높은 레이저 에너지를 사용하여 보지 된 것을 포함하여 모든 요소의 검출을 위해 허용 된 것을 보여준다. 게이트 검출을 사용하여, 플라즈마의 형성에서 초기 하이 백은 관찰되지 않고, 배경은 발광 원소 나은 해결 게재 감소된다. 또한, 검출 한계가 탐지 게이트를 사용하여 다소 …
Divulgaciones
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
이 작품은 에너지, 과학의 사무실의 미국학과를 통해 재정 지원되었다.
Materials
| Equipment | |||
| Nd:YAG laser | Continuum | Surelite II | |
| Echelle spectrograh/ICCD | Catalina/Andor | SE200/iStar | |
| Digital delay generator | BNC | Model 575-4C | |
| Hydraulic Press | Carver | Model-C | |
| 31-mm pellet die | Carver | 3902 | |
| Power meter indictor model | Scientech, Inc. | Model number: AI310D | |
| Power meter detector model | Scientech, Inc. | Model number: AC2501S | |
| Oscilloscope | Tektronix | MSO 4054 | |
| Optical fiber | Ocean Optics | QP1000-2-UV-VIS | |
| Lens kit (this kit contains the 75 mm f.l. lens) | CVI Optics | LK-24-C-1064 | |
| Reagent/Material list | |||
| Synthetic silicate sample | Brammer Standard Company | GBW 07704 | |
| Synthetic silicate sample | Brammer Standard Company | GBW 07705 | |
| Synthetic silicate sample | Brammer Standard Company | GBW 07706 | |
| Synthetic silicate sample | Brammer Standard Company | GBW 07708 | |
| Synthetic silicate sample | Brammer Standard Company | GBW 07709 | |
| Aluminum caps (for pressing synthetic silicate samples) | SCP Science | 040-080-001 |
Referencias
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