RU2300094C1 - Mode of laser-spark spectral analysis - Google Patents

Mode of laser-spark spectral analysis Download PDF

Info

Publication number
RU2300094C1
RU2300094C1 RU2006103694/28A RU2006103694A RU2300094C1 RU 2300094 C1 RU2300094 C1 RU 2300094C1 RU 2006103694/28 A RU2006103694/28 A RU 2006103694/28A RU 2006103694 A RU2006103694 A RU 2006103694A RU 2300094 C1 RU2300094 C1 RU 2300094C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
laser
substance
plasma
emission
pulse
Prior art date
Application number
RU2006103694/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Олег Алексеевич Букин (RU)
Олег Алексеевич Букин
Алексей Анатольевич Ильин (RU)
Алексей Анатольевич Ильин
Сергей Сергеевич Голик (RU)
Сергей Сергеевич Голик
Александр Юрьевич Майор (RU)
Александр Юрьевич Майор
Original Assignee
Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения Российской академии наук (ТОИ ДВО РАН)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения Российской академии наук (ТОИ ДВО РАН) filed Critical Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения Российской академии наук (ТОИ ДВО РАН)
Priority to RU2006103694/28A priority Critical patent/RU2300094C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2300094C1 publication Critical patent/RU2300094C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)

Abstract

FIELD: the invention refers to analytical chemistry.
SUBSTANCE: the mode is executed by way of generating by a laser of an impulse of a predetermined complex temporarily form representing 2-8 following one after another gigantic impulses with an interval of 20-30 mks on the background of the impulse of free regeneration which is directed with the aid of a focusing system on an investigated substance forming a laser torch whose radiation is registered and then according to the received emissive spectrums the elemental composition of the substance is defined.
EFFECT: increases operability and simplification of the mode.
4 dwg

Description

Изобретение относится к аналитической химии и может быть использовано в спектральном анализе для оперативного дистанционного бесконтактного способа исследования элементного состава вещества, а также в службе контроля загрязнения окружающей среды.The invention relates to analytical chemistry and can be used in spectral analysis for an operational remote non-contact method for studying the elemental composition of a substance, as well as in the environmental pollution control service.

Метод лазерно-искрового спектрального анализа (ЛИС) основан на управляемом возбуждении характеристических эмиссионных спектров. Плазма образуется за счет фокусировки на исследуемое вещество импульсного лазерного пучка. После снижения температуры плазмы и спада интенсивности непрерывного спектра микропробы исследуемого образца в эмиссионном спектре появляются характеристические линии элементов данного образца, которые анализируют с помощью специального детектора.The method of laser-spark spectral analysis (LIS) is based on the controlled excitation of characteristic emission spectra. Plasma is formed by focusing a pulsed laser beam on a test substance. After a decrease in the plasma temperature and a decrease in the intensity of the continuous spectrum of the microprobe of the sample under study, characteristic lines of the elements of this sample appear in the emission spectrum, which are analyzed using a special detector.

Плазма, полученная таким образом, содержит в себе спектральные характеристики элементов, а именно: эмиссионные линии излучения атомов, ионов и молекулярные линии и полосы. Основная проблема данного метода состоит в том, что в полученном спектре необходимо выделить эмиссионные линии излучения элементов на фоне сплошного спектра лазерной плазмы, т.е. повысить контраст линий и повысить, таким образом, чувствительность метода по обнаружению элементов.The plasma obtained in this way contains the spectral characteristics of the elements, namely: emission lines of radiation of atoms, ions and molecular lines and bands. The main problem of this method is that in the obtained spectrum it is necessary to distinguish the emission lines of the radiation of elements against the background of a continuous spectrum of laser plasma, i.e. to increase the contrast of lines and, thus, increase the sensitivity of the method for detecting elements.

Известен способ, позволяющий дистанционно определить наличие примесных веществ в жидкости с использованием метода ЛИС. Данный способ основан на накоплении элементов-загрязнителей на поверхности фильтра, через который пропускают известный объем жидкости, с последующим возбуждением лазерного факела на его поверхности и регистрации полученного спектра, на основе которого определяют элементный состав примесных веществ (п. США №4561777, опубл. 1985 г.). Недостатками данного метода является отсутствие оперативности и трудоемкость спектрального анализа.A known method that allows you to remotely determine the presence of impurities in a liquid using the LIS method. This method is based on the accumulation of contaminant elements on the surface of the filter through which a known volume of liquid is passed, followed by the excitation of a laser plume on its surface and recording the obtained spectrum, based on which the elemental composition of impurities is determined (US No. 4561777, publ. 1985 g.). The disadvantages of this method are the lack of efficiency and the complexity of spectral analysis.

Известен способ определения элементного состава вещества с помощью использования комбинации лазерных импульсов различной интенсивности (п. США №6407811, опубл. 18.06.2002 г.), в частности, первый лазерный импульс используют для определения элементного состава вещества, второй - для возбуждения спектра флюоресценции с помощью перестраиваемого лазера, настроенного на длину волны линии исследуемого элемента. Используемая комбинация импульсов позволяет значительно увеличить чувствительность метода. Недостатком данного метода является отсутствие оперативности, мобильности, кроме того, метод сложный, дорогостоящий и трудоемкий.A known method for determining the elemental composition of a substance using a combination of laser pulses of different intensities (p. US No. 6407811, publ. 06/18/2002), in particular, the first laser pulse is used to determine the elemental composition of the substance, the second - to excite the fluorescence spectrum with using a tunable laser tuned to the wavelength of the line of the element under study. The combination of pulses used can significantly increase the sensitivity of the method. The disadvantage of this method is the lack of efficiency, mobility, in addition, the method is complex, expensive and time-consuming.

Известен способ лазерного спектрального анализа, заключающийся в том, что излучение от лазера направляется на анализируемое вещество, испаряет и возбуждает его. После этого регистрируется эмиссионный спектр возбужденного вещества, и по нему определяется элементный состав вещества (з. Франции №2353049, опубл. 1978 г.). Недостатком известного способа является то, что он оперативно не обеспечивает достижения оптимальных характеристик при фокусировке лазерного луча, регистрации и обработке получаемых эмиссионных спектров, что не дает возможности достичь максимально возможных отношений яркости свечения спектральных линий в плазменном факеле к яркости фона, т.е. отношений сигнал/шум. Это приводит к тому, что не достигаются предельные чувствительность, точность и достоверность определения элементного состава вещества.A known method of laser spectral analysis, which consists in the fact that the radiation from the laser is directed to the analyte, evaporates and excites it. After that, the emission spectrum of the excited substance is recorded, and the elemental composition of the substance is determined from it (z. France No. 2353049, publ. 1978). A disadvantage of the known method is that it does not promptly achieve optimal characteristics when focusing the laser beam, recording and processing the resulting emission spectra, which does not make it possible to achieve the maximum possible ratio of the brightness of the spectral lines in the plasma torch to the background brightness, i.e. signal to noise ratios. This leads to the fact that the ultimate sensitivity, accuracy and reliability of determining the elemental composition of a substance are not reached.

Наиболее близким к заявляемому является способ спектрального анализа элементного состава вещества (п. РФ №2007703, опубл. 15.02.1994), при котором излучение лазера сначала предварительно фокусируют на поверхность исследуемого образца с помощью системы фокусировки, после чего производят настройку спектроанализатора на заданную область длин волн, устанавливают предварительные задержки временной селекции, затем возбуждают лазерную плазму на поверхности образца. По зарегистрированному спектру полученной лазерной плазмы выбирают оптимальные параметры фокусировки, а также параметры временной селекции, после чего проводят подфокусировку и подстройку системы согласно новым выбранным параметрам. Повторно возбуждают плазму образца при новых параметрах фокусировки и значениях временной селекции и регистрируют аналитический спектр образца, по которому определяют состав вещества.Closest to the claimed is a method of spectral analysis of the elemental composition of a substance (Cl. RF No. 2007703, publ. 02.15.1994), in which the laser radiation is first pre-focused on the surface of the test sample using a focusing system, and then the spectrum analyzer is tuned to a given length range waves, establish preliminary delays of temporary selection, then excite the laser plasma on the surface of the sample. Based on the recorded spectrum of the obtained laser plasma, the optimal focusing parameters are selected, as well as the parameters of time selection, after which the system is focused and adjusted according to the new selected parameters. The plasma of the sample is re-excited with new focusing parameters and temporal selection values, and the analytical spectrum of the sample is recorded, which determines the composition of the substance.

Недостатком известного способа является длительность измерений, необходимость знания временной динамики эмиссионных линий, получение которых связано с трудоемкостью измерений, поскольку техника временной селекции требует некоторой избирательности для каждого определяемого элемента и для каждой пробы. Это означает, что необходимо предварительно провести исследования временной динамики максимума контраста регистрируемой эмиссионной линии химического элемента. В свою очередь положение максимума контраста на временной оси зависит как от рода элемента, степени его ионизации, так и от свойств пробы. Таким образом, техника временной селекции достаточно трудоемка, требует использования громоздкого оборудования, что значительно снижает мобильность способа.The disadvantage of this method is the duration of the measurements, the need to know the temporal dynamics of emission lines, the receipt of which is associated with the complexity of the measurements, since the technique of temporary selection requires some selectivity for each determined element and for each sample. This means that it is necessary to conduct preliminary studies of the temporal dynamics of the maximum contrast of the recorded emission line of the chemical element. In turn, the position of the maximum of contrast on the time axis depends both on the kind of element, the degree of its ionization, and on the properties of the sample. Thus, the technique of temporary selection is quite laborious, requires the use of bulky equipment, which significantly reduces the mobility of the method.

Задача изобретения состоит в разработке оперативного, более простого в применении, высокочувствительного способа лазерно-искрового спектрального анализа как на поверхности, так и в объеме исследуемых веществ за счет использования многоимпульсного возбуждения плазмы (импульса сложной временной формы) и применения регистрации эмиссионного спектра с использованием метода пространственной селекции излучения эмиссионных линий лазерной плазмы.The objective of the invention is to develop an operational, easier to use, highly sensitive method of laser-spark spectral analysis both on the surface and in the volume of the studied substances through the use of multipulse excitation of a plasma (pulse of a complex temporal shape) and the use of registration of the emission spectrum using the spatial method selection of radiation of emission lines of a laser plasma.

Поставленная задача решается способом лазерно-искрового спектрального анализа элементного состава вещества, включающим фокусировку лазерного излучения на исследуемое вещество, возбуждение плазмы вещества лазерным импульсом сложной временной формы, представляющим собой 2-8 следующих друг за другом гигантских импульсов с интервалом 10-30 мкс на фоне импульса свободной генерации и регистрации эмиссионного спектра при использовании метода пространственной селекции излучения эмиссионных линий лазерной плазмы.The problem is solved by the method of laser-spark spectral analysis of the elemental composition of the substance, including focusing the laser radiation on the test substance, excitation of the plasma of the substance by a laser pulse of a complex temporal shape, which is 2-8 giant pulses following each other with an interval of 10-30 μs against the background of the pulse free generation and registration of the emission spectrum using the method of spatial selection of radiation from the emission lines of a laser plasma.

Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.

Лазер генерирует импульс заданной сложной временной формы, представляющий собой 2-8 следующих друг за другом гигантских импульсов с интервалом 10-30 мкс на фоне импульса свободной генерации, который с помощью системы фокусировки направляется на исследуемое вещество, образуя лазерный факел, излучение которого регистрируют, и затем по полученным эмиссионным спектрам определяют элементный состав вещества.The laser generates a pulse of a given complex temporal shape, which is 2-8 giant pulses following each other with an interval of 10-30 μs against the background of a free-generation pulse, which is sent using the focusing system to the substance under investigation, forming a laser plume, the radiation of which is recorded, and then, from the obtained emission spectra, the elemental composition of the substance is determined.

Способ применим для анализа как поверхности исследуемого вещества, например, поверхности жидкости или твердого тела, так и объема жидких и газообразных сред.The method is applicable for analysis of both the surface of the test substance, for example, the surface of a liquid or solid, and the volume of liquid and gaseous media.

Генерация импульса сложной временной формы реализуется, например, путем регулировки напряжения на лампах-вспышках лазера при использовании в нем фототропного затвора на центрах окраски.Pulse generation of a complex temporal shape is realized, for example, by adjusting the voltage on the flash lamps of the laser when using a phototropic shutter at the color centers.

Экспериментально определено, что временной интервал между гигантскими импульсами меняется в пределах от 10 до 30 мкс и зависит от напряжения на лампах-вспышках лазера.It was experimentally determined that the time interval between giant pulses varies from 10 to 30 μs and depends on the voltage on the laser flash lamps.

Регистрацию осуществляют, например, монохроматором МДР-6 и регистратором спектра на основе ПЗС-матриц фирмы МОРС (Институт спектроскопии РАН г.Троицк) и компьютером.Registration is carried out, for example, with an MDR-6 monochromator and a spectrum recorder based on CCD matrices from MORS (Institute of Spectroscopy, Russian Academy of Sciences, Troitsk) and a computer.

Использование многоимпульсного возбуждения лазерной плазмы позволяет значительно повысить оперативность способа лазерной искровой спектроскопии и упрощает процедуру проведения лазерного спектрального анализа, что и является техническим результатом заявляемого решения.The use of multipulse excitation of laser plasma can significantly increase the efficiency of the method of laser spark spectroscopy and simplifies the procedure for laser spectral analysis, which is the technical result of the proposed solution.

Заявляемый способ с использованием лазерного импульса сложной временной формы (фиг.1) позволяет не только оперативно получать результаты измерений элементного состава как на поверхности, так и в объеме исследуемых веществ, но и одновременно обладает высокой чувствительностью вследствие повышения контраста эмиссионных линий излучения элементов на фоне сплошного спектра лазерной плазмы.The inventive method using a laser pulse of complex temporal shape (figure 1) allows not only to quickly obtain the results of measurements of elemental composition both on the surface and in the volume of the studied substances, but also at the same time has high sensitivity due to the increase in the contrast of emission lines of radiation of elements against a solid background spectrum of laser plasma.

Повышение контраста эмиссионных линий излучения элементов происходит за счет сложения интенсивностей спектральных линий, которые образуются в результате лазерного пробоя от каждого гигантского импульса при использовании лазерного импульса сложной временной формы.The increase in the contrast of the emission lines of the radiation of elements occurs due to the addition of the intensities of the spectral lines, which are formed as a result of laser breakdown from each giant pulse when using a laser pulse with a complex temporal shape.

Увеличение чувствительности происходит также вследствие увеличения концентрации исследуемых элементов в зоне пробоя за счет использования лазерного импульса сложной временной формы. Обнаружено, что свободная генерация приводит к большему выносу вещества с поверхности конденсированных сред по сравнению с одним гигантским импульсом. Кроме того, свободная генерация поддерживает слабое свечение линии в промежутке между гигантскими импульсами. На фиг.2 представлены временные развертки интенсивности лазерного импульса (кривая 1, фон свободной генерации отсутствует, т.к. регистрация проводилась лавинным фотодиодом) и интенсивности линии A1 I 396.1 нм (кривая 2).An increase in sensitivity also occurs due to an increase in the concentration of the studied elements in the breakdown zone due to the use of a laser pulse with a complex temporal shape. It was found that free generation leads to a greater removal of matter from the surface of condensed matter as compared with one giant pulse. In addition, free generation maintains a weak line glow in the gap between giant pulses. Figure 2 shows the time sweep of the intensity of the laser pulse (curve 1, the background of free generation is absent, because the registration was carried out by an avalanche photodiode) and the intensity of the line A1 I 396.1 nm (curve 2).

В заявляемом способе используется комбинация из 2-8 гигантских импульсов на фоне свободной генерации. Выбор количества гигантских импульсов обоснован следующими причинами: именно после второго гигантского импульса регистрируются дозвуковые радиационные волны, дополнительно приводящие к увеличению чувствительности способа, а при превышении указанного количества гигантских импульсов, более 8, возможен выход из строя генератора излучения в результате критического превышения напряжения на лампах накачки генератора.In the inventive method, a combination of 2-8 giant pulses is used against the background of free generation. The choice of the number of giant pulses is justified by the following reasons: it is after the second giant pulse that subsonic radiation waves are recorded, which additionally increase the sensitivity of the method, and if the specified number of giant pulses is exceeded, more than 8, the radiation generator can fail as a result of a critical excess of voltage on the pump lamps generator.

Использование нескольких гигантских импульсов на фоне свободной генерации приводит к тому, что на поверхности конденсированных сред, например, алюминия (фиг.3 - спектрограмма пробоя на поверхности алюминия), возникают две области пробоя (А и В), одна из которых расположена на поверхности мишени (А), другая (В) - на некотором расстоянии (около 6,5 мм) от поверхности в облаке пара исследуемого вещества. Возникновение двух областей пробоя характерно для вторых и последующих импульсов. Плазмы из областей пробоя распространяются навстречу друг другу со сверхзвуковыми скоростями, что приводит к столкновению лазерных плазм. В дальнейшем через интервал 0,1-10 мкс после соответствующего гигантского импульса (в данный временной интервал излучение сплошного спектра минимально) из области столкновения плазм распространяются дозвуковые радиационные волны (они соответствуют пикам С и D на фиг.2). Наличие дозвуковых радиационных волн, поддерживаемых свободной генерацией лазера, способствует повышению чувствительности заявляемого метода лазерной искровой спектроскопии.The use of several giant pulses against the background of free generation leads to the fact that on the surface of condensed matter, for example, aluminum (Fig. 3 is a breakdown spectrogram on the surface of aluminum), two breakdown regions (A and B) arise, one of which is located on the target surface (A), the other (B) - at a certain distance (about 6.5 mm) from the surface in the cloud of vapor of the test substance. The occurrence of two breakdown regions is characteristic of the second and subsequent pulses. Plasma from the breakdown regions propagate towards each other with supersonic speeds, which leads to a collision of laser plasmas. Subsequently, in the interval of 0.1-10 μs after the corresponding giant pulse (in this time interval, the emission of the continuous spectrum is minimal), subsonic radiation waves propagate from the plasma collision region (they correspond to peaks C and D in Fig. 2). The presence of subsonic radiation waves supported by the free generation of the laser, increases the sensitivity of the inventive method of laser spark spectroscopy.

Использование пространственной селекции эмиссионных линий исследуемых элементов приводит к увеличению контраста эмиссионных линий, поскольку обнаружено, что излучение сплошного спектра максимально в «горячей зоне» лазерного факела, размеры которой порядка диаметра пятна фокусировки, и регистрация излучения из всей зоны лазерного факела, исключая «горячую зону», приводит к увеличению чувствительности метода.The use of spatial selection of the emission lines of the studied elements leads to an increase in the contrast of the emission lines, since it was found that continuous spectrum radiation is maximal in the "hot zone" of the laser plume, the dimensions of which are of the order of the focus spot diameter, and registration of radiation from the entire laser plume zone, excluding the "hot zone" ”Leads to an increase in the sensitivity of the method.

Способ проверен на стандартных калибровочных растворах исследуемых элементов и морской воде акватории восточного шельфа о. Сахалин в районе расположения нефтяных платформ в 2000 г. Для генерации плазмы на поверхности исследуемого образца использовали Nd: YAG лазер с одним каскадом усиления, длина волны 1.064 мкм, длительность каждого гигантского импульса 20 нс, длительность импульса свободной генерации около 120 мкс по основанию, гигантских импульсов на фоне свободной генерации - 6, временной интервал между гигантскими импульсами 12±3 мкс, суммарная энергия в многоимпульсном режиме 600 мДж, диаметр пятна фокусировки - 0,2 мм. Средняя интенсивность гигантских импульсов не менее 109 Вт/см2, свободной генерации не менее 107 Вт/см2. Данные об элементном составе исследуемых образцов были получены путем вычитания из эмиссионного спектра лазерной плазмы образцов соответствующего спектра дистиллированной воды. Во всех случаях погрешность определения не превышала 15%.The method was tested on standard calibration solutions of the studied elements and sea water on the eastern shelf of Fr. Sakhalin in the area where oil platforms were located in 2000. To generate plasma on the surface of the test sample, we used a Nd: YAG laser with one amplification cascade, a wavelength of 1.064 μm, a duration of each giant pulse of 20 ns, a pulse duration of free generation of about 120 μs at the base, giant there are 6 pulses against the background of free generation, the time interval between giant pulses is 12 ± 3 μs, the total energy in the multipulse mode is 600 mJ, the diameter of the focusing spot is 0.2 mm. The average intensity of giant pulses is not less than 10 9 W / cm 2 , free generation of not less than 10 7 W / cm 2 . Data on the elemental composition of the samples under study were obtained by subtracting the corresponding spectrum of distilled water from the emission spectrum of the laser plasma. In all cases, the error of determination did not exceed 15%.

Минимально обнаруживаемые концентрации исследуемых элементов в стандартных растворах, определенные по методу Кайзера [Аналитическая лазерная спектроскопия. Под. ред. Ю.Я.Кузякова. - Москва: Мир - 1982 - 606 стр.], составляют в г/л: для Na - 0,0011, Са - 0,0009, Mg - 0,0007, Ba - 0,0062.The minimum detectable concentrations of the studied elements in standard solutions, determined by the Kaiser method [Analytical laser spectroscopy. Under. ed. Yu.Ya. Kuzyakova. - Moscow: Mir - 1982 - 606 pp.], Make up in g / l: for Na - 0.0011, Ca - 0.0009, Mg - 0.0007, Ba - 0.0062.

На фиг.4 изображены панорамные спектры пробоя морской (3) и дистиллированной (4) воды.Figure 4 shows the panoramic spectra of the breakdown of sea (3) and distilled (4) water.

По калибровочным кривым в анализируемой морской воде были определены следующие концентрации элементов: Na - 13,4±1,5 г/л, Mg - 1,1±0,17 г/л, Са - 0,4±0,06 г/л, Ва - 0,2±0,03 г/л.The following element concentrations were determined from the calibration curves in the analyzed sea water: Na - 13.4 ± 1.5 g / l, Mg - 1.1 ± 0.17 g / l, Ca - 0.4 ± 0.06 g / l, Ba - 0.2 ± 0.03 g / l.

Из литературы известно [Океанология. Химия океана. Т.1 Химия вод океана / Под ред. O.K.Бордовского. М.: Наука, 1979. 518 с.], что содержание Ва в морской воде составляет 1,8·10-6 г/л. Зарегистрированная большая концентрация Ва в районе разработки углеводородного сырья значительно превышает его среднее содержание в морской воде. Вероятно, это связано с тем, что на нефтепромыслах в качестве утяжелителя для контроля и регулирования гидростатического давления в скважине, а также частично для герметизации стенок скважины применяют барит (тяжелый шпат, сульфат бария), концентрация которого в буровом растворе может достигать 1000 г/л [И.Е.Кочергин, А.А.Богдановский, А.В.Гаврилевский и др. Характеристика воздействия сбросов сточных вод на морскую среду при разработке нефтегазовых месторождений на шельфе Сахалина // Гидрометеорологические и экологические условия дальневосточных морей: оценка воздействия на морскую среду. Тематический выпуск ДВНИГМИ. - №3, Владивосток: Дальнаука, 2000. - С.178-189]. Таким образом, метод ЛИС, использующий лазерный импульс сложной временной формы, может успешно применяться не только для исследования концентраций элементов, входящих в макросостав морской воды, но и для определения загрязнителей, присутствующих в морской воде на уровне этих концентраций, с целью экологического мониторинга состояния морских акваторий.From the literature it is known [Oceanology. Chemistry of the ocean. T.1 Chemistry of Ocean Water / Ed. OKBordovsky. M .: Nauka, 1979. 518 pp.] That the content of Ba in sea water is 1.8 · 10 -6 g / l. The recorded high concentration of Ba in the area of hydrocarbon raw material development significantly exceeds its average content in sea water. This is probably due to the fact that in the oil fields, barite (heavy spar, barium sulfate) is used to control and regulate the hydrostatic pressure in the well, and also partially to seal the walls of the well, the concentration of which in the drilling fluid can reach 1000 g / l [I.E. Kochergin, A.A. Bogdanovsky, A.V. Gavrilevsky, etc. Characterization of the effect of wastewater discharges on the marine environment during the development of oil and gas fields on the Sakhalin shelf // Hydrometeorological and environmental conditions of the far Accurate Seas: An assessment of the impact on the marine environment. Thematic issue DVNIGMI. - No. 3, Vladivostok: Dalnauka, 2000. - S.178-189]. Thus, the LIS method, using a laser pulse of a complex temporal shape, can be successfully used not only to study the concentrations of elements included in the macrostructure of sea water, but also to determine the pollutants present in sea water at the level of these concentrations, with the aim of environmental monitoring of marine water area.

Время, затраченное на проведение анализа заявляемым методом ЛИС, составляет величину порядка 1 мин, что значительно меньше в сравнении с прототипом.The time spent on analysis by the inventive LIS method is about 1 min, which is significantly less in comparison with the prototype.

Таким образом, использование лазерного импульса сложной временной формы с применением метода пространственной селекции излучения эмиссионных линий лазерной плазмы позволяет проводить оперативный высокочувствительный лазерный спектральный анализ. Способ не требует предварительного исследования временной динамики контраста излучения эмиссионных линий с необходимостью использования для этого громоздкой лазерной техники, например эксимерного лазера, и спектроизмерительной техники, например генератора импульсов, которые применяют в прототипе. Это не только значительно упрощает процедуру проведения лазерного искрового спектрального анализа, но и существенно повышает его мобильность.Thus, the use of a laser pulse of a complex temporal shape using the method of spatial selection of radiation from the emission lines of a laser plasma makes it possible to carry out an operational highly sensitive laser spectral analysis. The method does not require a preliminary study of the temporal dynamics of the contrast of emission of emission lines with the need to use for this cumbersome laser technology, such as an excimer laser, and spectrum measuring equipment, such as a pulse generator, which are used in the prototype. This not only greatly simplifies the procedure for conducting laser spark spectral analysis, but also significantly increases its mobility.

Заявляемый способ позволяет оперативно отслеживать наличие загрязнителей в морской воде и дает возможность успешно использовать его в экологии, в службе дистанционного контроля загрязнения окружающей среды.The inventive method allows you to quickly monitor the presence of pollutants in sea water and makes it possible to successfully use it in ecology, in the service of remote control of environmental pollution.

Claims (1)

Способ лазерно-искрового спектрального анализа элементного состава вещества, включающий фокусировку лазерного излучения на исследуемое вещество, возбуждение плазмы вещества и регистрацию эмиссионного спектра вещества, отличающийся тем, что возбуждение плазмы осуществляют лазерным импульсом сложной временной формы, представляющим собой 2-8 следующих друг за другом гигантских импульсов с интервалом 10-30 мкс на фоне импульса свободной генерации, а регистрацию эмиссионного спектра вещества осуществляют с использованием метода пространственной селекции излучения эмиссионных линий лазерной плазмы.A method of laser-spark spectral analysis of the elemental composition of a substance, including focusing laser radiation on a test substance, exciting a plasma of a substance and registering an emission spectrum of a substance, characterized in that the plasma is excited by a laser pulse of a complex temporal shape, which is 2-8 gigantic successive successive pulses with an interval of 10-30 μs against the background of a free-running pulse, and the emission spectrum of a substance is recorded using the spatial method Twain's selection of emission of laser plasma emission lines.
RU2006103694/28A 2006-02-08 2006-02-08 Mode of laser-spark spectral analysis RU2300094C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006103694/28A RU2300094C1 (en) 2006-02-08 2006-02-08 Mode of laser-spark spectral analysis

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006103694/28A RU2300094C1 (en) 2006-02-08 2006-02-08 Mode of laser-spark spectral analysis

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2300094C1 true RU2300094C1 (en) 2007-05-27

Family

ID=38310772

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006103694/28A RU2300094C1 (en) 2006-02-08 2006-02-08 Mode of laser-spark spectral analysis

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2300094C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2550590C2 (en) * 2013-09-11 2015-05-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) Method for determining trace constituents by laser-spark emission spectroscopy
CN116818285A (en) * 2023-06-30 2023-09-29 西安工业大学 Method and device for determining duration of air plasma flash

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2550590C2 (en) * 2013-09-11 2015-05-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) Method for determining trace constituents by laser-spark emission spectroscopy
CN116818285A (en) * 2023-06-30 2023-09-29 西安工业大学 Method and device for determining duration of air plasma flash
CN116818285B (en) * 2023-06-30 2024-04-26 西安工业大学 Method and device for determining duration of air plasma flash

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4925307A (en) Apparatus and method for the spectrochemical analysis of liquids using the laser spark
US7560711B2 (en) Multiple fingerprinting of petroleum oils using normalized time-resolved laser-induced fluorescence spectral subtractions
Charfi et al. Panoramic laser-induced breakdown spectrometry of water
Tian et al. Laser focusing geometry effects on laser-induced plasma and laser-induced breakdown spectroscopy in bulk water
Chin et al. Filamentation “remote” sensing of chemical and biological agents/pollutants using only one femtosecond laser source
De Giacomo et al. Double pulse laser produced plasma on metallic target in seawater: basic aspects and analytical approach
Krasniker et al. Study of matrix effects in laser plasma spectroscopy by shock wave propagation
Abdelhamid et al. Analysis of explosive residues in human fingerprints using optical catapulting–laser-induced breakdown spectroscopy
US6661511B2 (en) Method and apparatus for enhanced laser-induced plasma spectroscopy using mixed-wavelength laser pulses
AU2015275734B2 (en) Method for laser-induced breakdown spectroscopy and calibration
Gautier et al. Main parameters influencing the double-pulse laser-induced breakdown spectroscopy in the collinear beam geometry
Golik et al. Determination of iron in water solution by time-resolved femtosecond laser-induced breakdown spectroscopy
Lazic et al. Underwater sediment analyses by laser induced breakdown spectroscopy and calibration procedure for fluctuating plasma parameters
Cristoforetti et al. Quantitative analysis of aluminium alloys by low-energy, high-repetition rate laser-induced breakdown spectroscopy
Song et al. Study of interpulse delay effects on orthogonal dual-pulse laser-induced breakdown spectroscopy in bulk seawater
CN109884034A (en) A kind of method and device of femtosecond plasma grating induced breakdown spectroscopy detection
Palombi et al. Fluorescence LIDAR remote sensing of oils: merging spectral and time-decay measurements
Kagawa et al. Carbon analysis for inspecting carbonation of concrete using a TEA CO 2 laser-induced plasma
RU2300094C1 (en) Mode of laser-spark spectral analysis
Álvarez-Trujillo et al. Preliminary studies on stand-off laser induced breakdown spectroscopy detection of aerosols
Godwal et al. Development of laser-induced breakdown spectroscopy for microanalysis applications
Godwal et al. Determination of lead in water using laser ablation–laser induced fluorescence
Nicolodelli et al. Laser-induced breakdown spectroscopy of environmental and synthetic samples using non-intensified CCD: optimization of the excitation wavelength
Cui et al. Determination of manganese in submerged steel using Fraunhofer-type line generated by long-short double-pulse laser-induced breakdown spectroscopy
Travaillé et al. Study of heating effects during Thomson scattering in laser induced plasma in air

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20130209