Том 34, номер 05, статья № 6

Аннотация:

Приведены результаты сравнения двух методов многоэлементного анализа жидко-капельного аэрозоля, основанных на спектральном анализе излучения лазерной плазмы, возникающей в результате лазерного пробоя (LIBS) и в результате процесса филаментации (R-FIBS) в аэрозоле. Исследовался жидко-капельный аэрозоль, содержащий раствор Na. Показано, что для обоих методов существует оптимальное время задержки начала регистрации сигнала относительно начала генерирования плазмы, при котором отношение сигнала к шуму максимальное. Для метода LIBS получена зависимость отношения сигнала к шуму для различных фокусировок лазерного излучения вглубь жидко-капельного облака. Определены предельно обнаружимые концентрации Na для обоих методов; выполнено их сравнение.

Ключевые слова:

эмиссионный спектр, лазерный пробой, филаментация, фемтосекундные импульсы, предел обнаружения, атмосфера, водный аэрозоль

Список литературы:

1. Becker A., Aközbek N., Vijayalakshmi K., Oral E., Bowden C.M., Chin S.L. Intensity clamping and re-focusing of intense femtosecond laser pulses in nitrogen molecular gas // Appl. Phys. B. 2001. V. 73, N 3. P. 287–290.
2. Апексимов Д.В., Гейнц Ю.Э., Землянов А.А., Кабанов А.М., Матвиенко Г.Г., Степанов А.Н., Захаров Н.С., Холод С.В. Распространение мощного ультракороткого лазерного импульса на горизонтальной атмосферной трассе // Оптика атмосф. и океана. 2009. Т. 22, № 11. С. 1035–1041; Apeksimov D.V., Geints Yu.E., Zemlyanov A.A., Kabanov A.M., Matvienko G.G., Stepanov A.N., Zakharov N.S., Kholod S.V. Propagation of a high-power ultrashort laser pulse along a horizontal atmospheric path // Atmos. Ocean. Opt. 2010. V. 23, N 1. P. 14–20.
3. Кремерс Д., Радзиевски Л. Лазерно-искровая спектроскопия. М.: Техносфера, 2009. 370 с.
4. Musazzi S., Perini U. Laser-Induced Breakdown Spectroscopy. Theory and Applications. Berlin: Springer, 2014. 554 p.
5. Messaoud Aberkane S., Safi A., Botto A., Campanella B., Legnaioli S., Poggialini F., Raneri S., Rezaei F., Palleschi V. Laser-induced breakdown spectroscopy for determination of spectral fundamental parameters // Appl. Sci. 2020. V. 10, N 14. P. 4973.
6. Shah H., Kifayat S., Iqbal J., Ahmad P., Mayeen Uddin K., Sirajul H., Muhammad N. Laser induced breakdown spectroscopy methods and applications: A comp­rehensive review // Radiat. Phys. Chem. 2020. V. 170. P. 108666.
7. Legnaioli S., Campanella B., Poggialini F., Pagnotta S., harith M.A., Adbel-Salam Z.A., Pallescghi V. Industrial applications of laser-induced breakdown spectroscopy: a review // Anal. Methods. 2020. V. 12, N 8. P. 1014–1029.
8. Кузнецов С.А., Пивцов В.С. Высокоэффективный компактный Yb:KYW-лазер для прецизионных мобильных систем // Квант. электрон. 2014. Т. 44, № 5. С. 444–447.
9. Théberge F., Liu W., Simard P.Tr., Becker A., Chin S.L. Plasma density inside a femtosecond laser filament in air: Strong dependence on external focusing // Phys. Rev. 2006. V. 74, N 3. P. 036406-1–036406-7.
10. Talebpour A., Abdel-Fattah M., Chin S.L. Focusing limits of intense ultrafast laser pulses in a high pressure gas: road to new spectroscopic source // Opt. Commun. 2000. V. 183, N 5–6. P. 479.
11. Kasparian J., Sauerbrey R., Chin S. L. The critical laser intensity of self-guided light filaments in air // Appl. Phys. B. 2000. V. 71, N 6. P. 877–879.
12. Zhang D.C., Hu Z.Q., Su Y.B., Hai B., Zhu X.L., Zhu J.F., Ma X. Simple method for liquid analysis by laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS) // Opt. Express. 2018. V. 26, iss. 14. P. 18794–18802.
13. Daigle J.-F., Méjean G., Liu W., Théberge F., Xu H.L., Kamali Y., Bernhardt J., Azarm A., Sun Q., Mathieu P., Roy G., Simard J.-R., Chin S.L. Long range trace detection in aqueous aerosol using remote filament-induced breakdown spectroscopy // Appl. Phys. 2007. V. 87, N 4. P. 749–754.
14. Daigle J.-F., Mathieu P., Roy G., Simard J.-R., Chin S.L. Multi-constituents detection in contaminated aerosol clouds using remote-filament-induced breakdown spectroscopy // Opt. Commun. 2007. V. 278, N 1. P. 147–152.
15. Xu H.L., Liu W., Chin S.L. Remote time-resolved filament-induced breakdown spectroscopy of biological materials // Opt. Lett. 2006. V. 31, N 10. P. 1540–1542.
16. Hahn D.W., Lunden M.M. Detection and analysis of aerosol particles by laser-induced breakdown spectroscopy // Aerosol Sci. Technol. 2000. V. 33, N 1. P. 30–48.