Том 34, номер 10, статья № 2

Бабушкин П. А., Матвиенко Г. Г., Ошлаков В. К. Определение элементного состава аэрозоля методом спектроскопии лазерно-индуцированного пробоя фемтосекундными импульсами. // Оптика атмосферы и океана. 2021. Т. 34. № 10. С. 759-764. DOI: 10.15372/AOO20211002.    PDF
Скопировать ссылку в буфер обмена

Аннотация:

Для выбора эффективной схемы дистанционного зондирования аэрозольной атмосферы с использованием метода спектроскопии лазерно-индуцированного пробоя фемтосекундными импульсами необходима информация об угловом распределении интенсивности эмиссии из области филаментации.
В настоящей работе представлены результаты серии экспериментов по идентификации примесного вещества методом спектроскопии лазерно-индуцированного пробоя фемтосекундными импульсами. На основе полученных данных сделана оценка углового распределения интенсивности эмиссии примеси из области филаментации фемтосекундного излучения в водном аэрозоле в диапазоне от 0 до 180°. Предложена модель углового распределения излучения с учетом поглощения в плазме в области филаментации. Получена оценка изменения интенсивности линии излучения в зависимости от концентрации примесного вещества в водном аэрозоле. Показано, что эмиссия из области филаментации происходит за счет спонтанного излучения.

Ключевые слова:

фемтосекундный, лидар, аэрозоль, плазма, эмиссия, лазерно-индуцированный пробой

Иллюстрации:

Список литературы:

1. Зуев В.Е., Землянов А.А., Копытин Ю.Д. Нелинейная оптика атмосферы. Л.: Гидрометеоиздат, 1989. 256 с.
2. Chin S.L., Xu H.L., Luo Q., Théberge F., Liu W., Daigle J.F., Dubois J. Filamentation “remote” sensing of chemical and biological agents/pollutants using only one femtosecond laser source // Appl. Phys. B. 2009. V. 95, N 1. P. 1–12.
3. Rohwetter P., Yu J., Mejean G., Stelmaszczyk K., Salmon E., Kasparian J., Wöste L. Remote LIBS with ultrashort pulses: Characteristics in picosecond and femtosecond regimes // J. Anal. At. Spectrom. 2004. V. 19, N 4. P. 437–444.
4. Землянов А.А., Кабанов А.М. Энергетические пороги и временные характеристики взрывного вскипания и разрушения аэрозольных частиц в поле излучения СО2-лазера // Оптика атмосф. и океана. 1995. Т. 8, № 8. С. 1165–1169.
5. Землянов А.А., Мальцева Г.А., Погодаев В.А. Прозрачность оптического канала во влажных атмосферных дымках в условиях оптического пробоя // Оптика атмосф. и океана. 1989. Т. 2, № 6. С. 609–614.
6. Спектрохимический лидар: Пат. 864966. СССР. G 01 N 21/00. Годлевский А.П., Копытин Ю.Д., Носов В.В., Жуков А.Ф. Госпатент СССР. ун-т. № 2921579/25; Заявл. 30.04.80. Бюл. № 5.
7. Labutin T.A., Lednev V.N., Ilyin A.A., Popov A.M. Femtosecond laser-induced breakdown spectroscopy // J. Anal. At. Spectrom. 2016. V. 31, N 1. P. 90–118.
8. Gurevich E.L., Hergenröder R. Femtosecond laser –induced breakdown spectroscopy: Physics, applications, perspectives // Appl. Spectrosc. 2007. V. 61, N 10. P. 233A–242A.
9. Аскарьян Г.А. Эффект самофокусировки // Успехи физ. наук. 1973. Т. 111, № 10. С. 249–260.
10. Ахманов С.А., Выслоух В.А., Чиркин А.С. Оптика фемтосекундных лазерных импульсов. М.: Наука, 1988. 312 с.
11. Райзер Ю.П. Лазерная искра и распространение разрядов. М.: Наука, 1974. 308 c.
12. Teramobile [Electronic resourse]. URL: http://www.teramobile.org (last access: 01.07.2021).
13. Braun A., Korn G., Liu X., Du D., Squier J., Mourou G. Self-channeling of high-peak-power femtosecond laser pulses in air // Opt. Lett. 1995. V. 20, N 1. P. 73–75.
14. Пилипецкий Н.Ф., Рустамов А.Р. Наблюдение самофокусировки света в жидкостях // Письма в ЖЭТФ. 1965. Т. 2, № 2. С. 88–90.
15. Talebpour A., Abdel-Fattah M., Bandrauk A.D., Chin S.L. Spectroscopy of the gases interacting with intense femtosecond laser pulses // Laser Phys. 2001. V. 11, N 1. P. 68–76.
16. Матвиенко Г.Г., Ошлаков В.К., Степанов А.Н., Суханов А.Я. Моделирование переноса излучения методом Монте-Карло и решение обратной задачи на основе генетического алгоритма по результатам эксперимента зондирования аэрозолей на коротких трассах с использованием фемтосекундного лазерного источника // Квант. электрон. 2015. Т. 45, № 2. С. 145–152.
17. Lofthus A., Krupenie P.H. The spectrum of molecular nitrogen // J. Phys. Chem. Ref. Data. 1977. V. 6, N 1. P. 113–307.
18. Krupenie P.H. The spectrum of molecular oxygen // J. Phys. Chem. Ref. Data. 1972. V. 1, N 2. P. 423–534.
19. URL: https://www.nist.gov/pml/atomic-spectra-database (last access: 1.07.2021).
20. Кривоносенко А.В., Кривоносенко Д.А., Прокопьев В.Е. Излучательные характеристики импульсного разряда по струе воды в воздухе // Оптика атмосф. и океана. 2012. Т. 25, № 3. С. 268–272.
21. Шмидт В. Оптическая спектроскопия для химиков и биологов. М.: Техносфера, 2007. 368 с.
22. Кандидов В.П., Шленов С.А., Косарева О.Г. Филаментация мощного фемтосекундного лазерного излучения // Квант. электрон. 2009. Т. 39, № 3. С. 205–228.
23. Андреев А.В., Емельянов В.И., Ильинский Ю.А. Коллективное спонтанное излучение (сверхизлучение Дике) // Успехи физ. наук. 1980. Т. 131, № 8. С. 653–694.
24. Ландсберг Г.С. Оптика. M.: Наука, 1976. 926 с.
25. Бугер П. Оптический трактат о градации света. М.: Изд-во АН СССР, 1950. 478 с.
26. Braun A., Korn G., Liu X., Du D., Squier J., Mourou G. Self-channeling of high-peak-power femtosecond laser pulses in air // Opt. Lett. 1995. V. 20, N 1. P. 73–75.
27. Nibbering E.T.J., Curley P.F., Grillon G., Prade B.S., Franco M.A., Salin F., Mysyrowicz A. Conical emission from self-guided femtosecond pulses in air // Opt. Lett. 1996. V. 21, N 1. P. 62–64.
28. Brodeur A., Chien C.Y., Ilkov F.A., Chin S.L., Kosareva O.G., Kandidov V.P. Moving focus in the propagation of ultrashort laser pulses in air // Opt. Lett. 1997. V. 22, N 5. P. 304–306.
29. Звелто О. Принципы лазеров. СПб.: Лань, 2008. 720 с.