This work was supported in part by the Washington Space Grant Consortium under Award NNX10AK64H.

실험 1. 계획 <ol><li> 이 실험에서 F 2 CH 2 관심 레이저 매질을 사용하여 수행 이전 작업을 평가 문헌의 조사를 실시. 이러한 자신의 파장과 주파수로 라인에 관한 모든 정보와 함께 모든 알려진 레이저 배출량을 확인합니다. 37 - 알려진 레이저 배출량의 여러 조사 13,31 사용할 수 있습니다. </li><li> 종래 푸리에에 초점을 맞춘 레이저 매질로서 사용 분자의 모든 분광 조사 34과 연구 38, 39 광 음향 변환 컴파일. </li></ol> 2. 생성 원적외선 레이저 방출 <ol><li> 안전 개요. <ol><li> CO 2 원적외선 레이저 시스템을 사용하는 경우에 적절한 눈 보호를 포함하는 랩의 표준 작업 절차를 개발한다. </li></ol></li><li> 정렬 및 교정. <ol><li> 각각의 CO 2 패 보정ASER는 제조사의 프로토콜에 따라 CO 2 레이저 위해 설계된 격자 기반 스펙트럼 분석기를 사용. </li><li> 엔드 미러 및 그 방사선이 MIM 다이오드 검출기 상에 집중되도록 He-Ne 레이저를 사용 원적외선 레이저 공동에 결합 미러를 정렬. </li><li> 공동 축에 대하여 약 72 (O)의 각도 염화나트륨 창을 통해 원적외선 레이저 공동 내로 CO 2 펌프 레이저로부터의 방사선을 지향. </li><li> 빔 스플리터 및 추가적인 미러를 이용한 MIM 다이오드 검출기 상으로 각 저압 형광 기준 셀 또는 공동 선형 하나에 두 기준 CO 2 레이저로부터 방사선을 지향. </li></ol></li><li> 원적외선 레이저 방사선의 검출. <ol><li> 표준 금속 광택제를 사용하여 모든 며칠 니켈 기반을 폴란드어. </li><li> 구리 포스트에 25 μm의 텅스텐 와이어를 압착 및 configur에 와이어를 구부리ATION 그림 3. </li><li> 이 방사선의 10~20 파장 측정되는 사이가되도록 와이어의 길이를 조절한다. </li><li> 전기 화학적 용액에 전압 (VAC 5 대략 3.5)을 가하여, 포화 수산화 나트륨 (NaOH로) 용액에 와이어의 끝을 에칭. </li><li> 다시 에칭 저전압 (이하 1 VAC)와 팁을. 이 와이어의 선단부를 거칠게 및 다이오드의 성능을 향상시킨다. </li><li> 증류수로 와이어를 씻어. </li><li> 와이어가 건조되면 MIM 다이오드의 하우징에 구리 포스트를 삽입합니다. </li><li> 미세 나사 및 레벨 시스템을 사용하여 니켈베이스와 접촉 전선을 놓습니다. 검출 원적외선 레이저 방사선을 측정 할 때 100 내지 500 Ω의 다이오드에인가 저항을 수득 연락처 전형적으로 사용된다. </li></ol></li><li> 원적외선 레이저 방사의 생성. <ol><li> 특정 레이저 EM에 CO 2 펌프 레이저를 설정ission, 예., 9 P (36). </li><li> 빔 정지에 최대 강도를 달성하기 위해 앞뒤로 CO 2 펌프 레이저의 마이크로 미터 다이얼을 돌립니다. </li><li> 빔 정지에 최대 강도를 달성하기 위해 CO 2 펌프 레이저의 격자의 기울기를 조정합니다. </li><li> CO 2 펌프 레이저의 출력 전원이 빔 정지에 최적화 나타날 때까지 반복 2.4.2와 2.4.3 단계를 반복합니다. </li><li> CO 2 펌프 레이저의 경로에서 빔 스톱을 제거합니다. </li><li> 전원을 켜고 CO 2 펌프 레이저의 빔 경로에 광학 헬기를 맞 춥니 다. </li><li> 원적외선 레이저 공동 내로 원적외선 레이저 매질을 도입 CH 2 F 2 실린더 밸브를 연다. </li><li> 펜실바니아 달성 약 10의 압력까지 입구 라인에 계량 밸브를 조정한다. 주 : 체계적 원적외선 레이저 C를 스캔하는 방식으로 사용되기 때문에, 대략적인 압력 만이 필요avity. </li><li> 출력 결합기의 위치를​​ 설정하도록 그 최 팁 레이저 캐비티의 외부에 보정 배율로 나타낸 바와 같이, 레이저 캐비티의 중앙으로부터 약 1cm이다. 주 : 체계적 원적외선 레이저 공동을 스캐닝하는 방법으로 사용되기 때문에 단지 대략적인 위치가 필요하다. </li><li> 앞뒤로 교정 마이크로 미터 다이얼을 돌려 약 0.25 mm 단위로 이동 원적외선 레이저 미러의 위치를​​ 조정합니다. 동시에 튜닝 CO 2 펌프 레이저의 압전 트랜스 듀서 (PZT)에인가되는 전압을 변화시킴으로써 그것의 이득 곡선을 통해 CO 2 펌프 레이저의 주파수. </li><li> 신호가 오실로스코프 디스플레이 상에 관찰되지 않는 경우, 상기 출력 커플러 단계 2.4.10는 팁이 레이저의 외부에 보정 배율로 나타낸 바와 같이, 레이저 캐비티의 중앙으로부터 약 1.5 cm이고 그 다음 위치로 이동 반복 공동. </li><li> 신호가 오실로스코프 디스플레이 상에 관찰되지 않는 경우, 상기 출력 커플러 단계 2.4.10는 팁이 레이저의 외부에 보정 배율로 나타낸 바와 같이, 레이저 공동의 중간에서 약 2cm이고 그 다음 위치로 이동 반복 공동. </li><li> 신호가 오실로스코프 디스플레이에 관찰되지 않은 경우 유입 라인에 계량 밸브 조절로, 반복은 약 19 Pa의 원적외선 레이저 압력 2.4.12를 통해 2.4.9 단계를 반복합니다. </li><li> 신호가 오실로스코프 디스플레이에 관찰되지 않은 경우 유입 라인에 계량 밸브 조절로, 반복은 약 27 Pa의 원적외선 레이저 압력 2.4.12를 통해 2.4.9 단계를 반복합니다. </li><li> 신호가 오실로스코프 디스플레이 상에 관찰되지 않는 경우, CO 2 펌프 레이저의 경로에 빔 스톱을 넣고 약 0 파이다 원적외선 레이저 압력까지 CH 2 F 2 실린더의 밸브를 닫는다. </li><li> CO 2 펌프를 설정다음에 레이저 발광 레이저, 예를 들면, P (34) (9), 및 2.4.4 단계를 2.4.2를 사용하여 출력 전력을 최적화한다. </li><li> CO 2 펌프 레이저에 의해 생성 된 모든 배기 가스가 사용되는 때까지 반복 2.4.16를 ​​통해 2.4.5 단계를 반복합니다. 원적외선 레이저 라인을 검색 할 때, 주파수 단계 1.2에서 식별 된 흡수 영역과 중복 CO 2 펌프 레이저 배출에 초점을 둡니다. </li></ol></li><li> 원적외선 레이저 방출을 특성화. <ol><li> 원적외선 레이저 방사의 출력이 최대가 될 때까지 동시에 원적외선 레이저 매질의 압력, CO 2 펌프 레이저의 PZT에인가되는 전압, 출력 결합기의 위치를 조정 (최대 피크 - 대 결정 그림 4와 유사한 오실로스코프 디스플레이에 관찰 MIM 다이오드 검출기로부터 피크 신호). </li><li> 원적외선 레이저 방사가 관찰 될 때까지 마이크로 미터 다이얼을 시계 방향으로 돌려오실로스코프 디스플레이. 마이크로 미터 다이얼의 위치를​​ 기록합니다. </li><li> 같은 원적외선 레이저 발광에 대응하는 추가 20 모드에 대해 마이크로 미터 다이얼을 시계 방향으로 돌립니다. 마이크로 미터 다이얼의 위치를​​ 기록합니다. </li><li> 단계 2.5.2과 2.5.3에서 마이크로 미터 다이얼의 위치를​​ 뺍니다. 원적외선 레이저 발광 파장을 얻기 위해 (10)에 의해 이러한 차이를 나눈다. </li><li> 2.5.4 단계 다섯 총 회 반복 2.5.2 및 원적외선 레이저 방사의 파장을 평균화. 적어도 인접하는 20 종 모드를 순회하여 측정 된 평균 레이저 파장은 ± 0.5 ㎛의 하나 시그마 불확실성을 갖는다. </li><li> 골드 와이어 그리드 편광판 (394 선 / cm) 또는 브루스터 편광판을 사용하여, CO 2 펌프 방사선에 대하여 원적외선 레이저 방사선의 편광을 측정. </li></ol></li></ol> 3. 원적외선 레이저 주파수를 결정 <ol><li> 확인CO 2 기준 레이져 배출을 보내고. <ol><li> 그 측정 된 파장에 기초하여 원적외선 레이저 방출의 빈도를 계산한다. </li><li> 주파수 차이 원적외선 레이저 방사 (40)에 대한 계산 된 주파수의 수 GHz 내에 이산화탄소 기준 레이저 라인의 세트를 식별합니다. 이러한 측정을 위해 사용되는 전형적인 목록은 표 1에 나타낸다. </li></ol></li><li> 헤테로 다인 비트 신호를 검색. <ol><li> CO 2 기준 레이저 라인의 제 1 세트를 식별하고 각 레이저 발광에 각각 CO 2 기준 레이져 세트. </li><li> 단계 2.4.4 내지 2.4.2과 모니터 전원 측정기를 이용하여 각각의 CO 2 기준 레이저 출력 전력을 최적화한다. <ol><li> 모니터에 표시된 전력 측정기로 측정 한 각 참조 CO 2 레이저로부터 전력이 약 100 mW의되도록, 내부 또는 각 기준 레이져 외부하거나, 조리개를 조정그림 2. </li></ol></li><li> CO 2 기준 레이저로부터 복사선을 차단 해제하는 동안 빔 스톱을 사용하여 CO 2 펌프 레이저로부터의 방사선을 차단. </li><li> 전원을 켜고 CO 2 참조 레이저의 공동 선형 빔 경로에 광학 헬기를 맞 춥니 다. </li><li> 오실로스코프의 출력을 관찰하면, 유사한는도 5를 동안 최대 피크 대 피크 전압 여러 미러, 빔 스플리터를 이용한 MIM 다이오드 검출기에 각각 CO 2 기준 레이저 발광 및 2.54 cm 초점 거리의 ZnSe 평 볼록 렌즈를 최적화 . </li><li> CO 2 펌프 레이저로부터의 방사선을 차단 해제하는 동안 빔 스톱을 사용하여 CO 2 기준 레이저로부터 방사선을 차단할. </li><li> 재 최적화 원적외선 레이저 방사는 오실로스코프에서 관찰로 최대 피크 - 투 - 피크 전압을 가질 수 있도록, 필요에 따라 CO 2 펌프 레이저와 원적외선 레이저. </li><li> 분리 T그는 오실로스코프에서 다이오드 검출기의 출력을 MIM과 그 출력 스펙트럼 분석기에서 관찰되는 앰프에 연결합니다. </li><li> CO 2 기준 레이저로부터 복사선을 차단 해제. </li><li> CO 2 펌프 및 참조 레이저를 변조 광 헬기를 제거합니다. </li><li> 40 MHz의 범위에 스펙트럼 분석기를 설정하고 수동 스펙트럼 애널라이저의 조정 손잡이를 사용하여이 주파수 범위를 스캔하여 1.5 GHz의 단위로 비트 신호를 검색. </li><li> 어떤 비트 신호가 관찰되지 않는 경우, 증폭기로부터 MIM 다이오드의 출력을 분리하고 오실로스코프에 연결. </li><li> CO 2 기준 레이저로부터 복사선을 차단하고 CO 2 펌프 레이저의 광 경로로 다시 삽입 초퍼. </li><li> 스펙트럼 분석기는 0에서 12 GHz의 사이의 비트 신호를 검색하는 데 사용 될 때까지 반복하여 필요한 3.2.13를 통해 3.2.2 단계를 반복합니다. </li><li> 어떤 비트 신호가 관찰되지 않으면, REPE비트 신호가 관찰 또는 CO 2 기준 레이저 라인의 모든 가능한 세트 할 때까지 계속 CO 2 기준 레이저 라인의 또 다른 세트로 3.2.14 내지 3.2.2 단계에서 소모된다. </li></ol></li><li> CO 2 기준 주파수를 안정화. <ol><li> 각각의 형광 기준 셀로부터의 신호가도 6에 도시 된 램 딥의 중심에 있고, 그래서 제 CO 2 기준 레이져의 PZT에 V 0 내지 900의 전압을인가도 7과 같이 오실로스코프 상에 볼. </li><li> 이 어린 양 딥의 중심에 잠긴 상태로 있도록 사용자 정의 내장 종속 / 서보 앰프를 사용하여 첫 번째 CO 2 참조 레이저의 PZT에 적용되는 피드백 전압을 활성화합니다. </li><li> 반복 3.3.1 두 번째 CO 2 참조 레이저 3.3.2 단계를 반복합니다. </li><li> 시각적 EN에,도 7에서와 같이, 오실로스코프 프리 앰프의 출력을 모니터링반드시 참조 레이저는 잠긴 상태. </li></ol></li><li> 비트 주파수의 측정. <ol><li> 스펙트럼 분석기 디스플레이 비트 신호를 중심에 디스플레이의 크기를 최대화하는 진폭을 조정한다. </li><li> 사용한 (모두 추적 1 클리어 쓰기 기능을 선택함으로써,도 8에서와 같이 비트 신호의 두 개의 동시 흔적을 볼 스펙트럼 분석기를 설정하고, 다른 하나는 최대 신호를 기록 할 동안 순간 신호를 표시한다 2. 하나의 트레이스를 추적 두 번째 추적에 대한 스펙트럼 분석기의 최대 홀드 기능). </li><li> 주어진 캐비티 모드 앞뒤로 이득 곡선 걸쳐 원적외선 레이저 공동에 마이크로 미터 다이얼을 돌린다. </li><li> 대칭 패턴이 획득되면 두 번째 (최대 홀드) 추적을 동결 스펙트럼 분석기에보기 기능을 사용합니다. </li><li> 약간 원적외선 레이저 캐비티의 길이를 감소시키는 마이크로 미터 다이얼을 시계 방향으로 회전한다. 동시에 잠수정을 관찰인해 원적외선 레이저의 주파수에서이 약간 증가에 스펙트럼 분석기에 맥놀이 주파수에 작은 변화를 equent. </li><li> 스펙트럼 분석기의 델타 기능이있는 마커 기능을 사용하여 대칭 패턴 (최대 홀드 추적)의 절반 최대 지점에서 전체 폭에 마커를 놓습니다. </li><li> 스펙트럼 분석기에 스팬 쌍 기능을 사용하여 비트 신호의 중심 주파수를 측정한다. </li><li> 반복 3.4.7을 통해 3.4.1 단계를 반복합니다. </li><li> 그 중심 주파수에서 각각의 레이저의 잠금을 해제하고 각각의 CO 2 참조 레이저를 다시 최적화하는 각각의 CO 2 참조 레이저 / 서보 앰프의 안전 장치를 풉니 다. </li><li> 3.3.4 3.3.1 단계를 사용하여 기준 레이저를 다시 잠글. </li><li> 반복 6 측정의 총 3.4.10를 통해 3.4.1 단계를 반복합니다. 완료되면, 그 중심 주파수에서 각각의 CO 2 참조 레이저 잠금을 해제합니다. </li><li> 이 비트를 사용 FRE 원적외선 레이저 발광의 수정 빈도를 계산할quencies는 CO 2 기준 레이저 라인의 제 2 세트에 대한 정확한 예측을 얻었다. </li><li> 주파수 차이 원적외선 레이저 발광에 대한 계산 주파수 수 GHz 내 CO 2 기준 레이저 라인들의 다른 세트를 식별한다. </li><li> MIM 다이오드 검출기에 CO 2 기준 레이저 라인의 다음 세트를 최적화하고 필요 3.2.15 단계 3.2.2을 사용하여 비트 신호를 얻었다. </li><li> 3.3.4 3.3.1 단계를 사용하여 CO 2 기준 레이저 라인의 새로운 세트를 잠글. </li><li> 반복 6 측정의 총 3.4.10를 통해 3.4.1 단계를 반복합니다. 완료되면, 그 중심 주파수에서 각각의 CO 2 참조 레이저 잠금을 해제합니다. </li><li> 삽입 빔은 이산화탄소 펌프 및 참조 레이저의 경로로 중지합니다. </li></ol></li><li> 원적외선 레이저 주파수의 계산. <ol><li> 수 측정하여, 전나무 ν, 알 수없는 원적외선 레이저 주파수를 계산관계를 통해 주파수에서 FIR = | ν 이산화탄소 (I) -ν 이산화탄소 (II) | ± | ν 비트 | 식. 1 여기서 | ν 이산화탄소 (I) -ν 이산화탄소 (II) | ν 비트 | | CO 2 개의 기준 레이저 및 합성 차분 주파수의 크기는 비트 주파수의 크기이다. 식에 ± 기호. 1 단계 3.4.5에서 실험적으로 결정된다. </li><li> 평균 주파수를 구하여 계산불확실성. </li></ol></li></ol>

Certain commercial equipment is identified in this paper to foster understanding. Such identification does not imply recommendation or endorsement by the authors, nor does it imply that the equipment identified is necessarily the best available for the purpose.

몇 가지 추가 논의를 필요로하는 프로토콜 내에서 몇 가지 중요한 단계가 있습니다. 원적외선 레이저 파장을 측정 할 때 단계 2.5.3에서 설명 된 바와 같이, 이는 사용되는 원적외선 레이저 발광의 동일한 모드를 보장하는 것이 중요하다. , 원적외선 레이저 파장의 여러 가지 모드 (즉, TEM 00 등 TEM 01) 레이저 공동 내에 생성 될 수 있고, 따라서, 해당 인접 캐비티 모드 ?...

원적외선 레이저 주파수의 측정은 제 Hocker 수행하고 1967 년 동료들은 마이크로파 신호의 고차 고조파들을 혼합하여 직접 방전 시안화 수소 레이저로부터의 311 및 337 μm의 배출을위한 주파수를 측정했다 실리콘 다이오드 (1). 더 높은 주파수를 측정하기 위해, 레이저 및 고조파 혼합 장치의 체인은 레이저 2 고조파를 생성하기 위해 사용되었다. 결국 두 레이저는 필요한 차이가 어떤 주파수 합성 3,4-을 위해 선택되었다 (CO 2) 이산화탄소를 안정화. 오늘날, 4 테라 헤르츠까지 원적외선 레이저 주파수가 두 생성 차 주파수의 1 차 고주파를 이용하여이 기술로 측정 할 수는 CO 2 기준 레이저 안정화. 고주파 레이저 방출은 또한 메탄올 isotopologues CHD의 2 내지 9 테라 헤르츠 방출 레이저, 제 2 고조파를 사용하여 측정 할 수 OH 및 CH 3 </sUB&gt; 18 OH. 수년에 걸쳐 5,6, 레이저 주파수의 정확한 측정은 과학 실험 7,8의 숫자를 영향과 파리에서 도량형 총회에 의해 미터의 새로운 정의의 채택을 허용했다 1983 년 9-11 이러한 기술 된 바와 같은 헤테로 다인 기법은 광학적으로 펌핑 레이저에 의해 생성 된 분자 원적외선 레이저의 주파수 측정에있어서 대단히 유익한왔다. 장과 브리지 (12)에 의한 광 펌핑 레이저 분자의 발견 이래, 광학적 수천 원적외선 레이저 방출 레이저 다양한 매체와 함께 생성 된 펌핑. 광학적 CO 2 레이저에 의해 펌핑 될 때, 예를 들면, 디 플루오로 메탄 (CH 2 F 2)와 그 위에 isotopologues 250 레이저 방출을 생성한다. . 그 파장은 약에서 95.6 1714.1 μm의 13의 범위 - </s18 -&gt; 15까지 이러한 레이저 배출량의 약 75 %는 여러 가지가 광학적으로 16 할당 된 동안 자신의 주파수를 측정 있었다. 이러한 레이저, 그들의 정확하게 측정 주파수는 고해상도 분광법의 발전에 중요한 역할을 해왔다. 이들은 레이저 가스의 적외선 스펙트럼 연구에 중요한 정보를 제공한다. 종종 이러한 레이저 주파수들은 종종 흡수 스펙트럼 (19)로부터 직접 액세스 할 수없는 상태로 여기 된 진동 레벨 사이의 연결을 제공하기 때문에, 적외선 및 원적외선 스펙트럼 분석을 확인하기 위해 사용된다. 또한 레이저 자기 공명 기술 (20) 과도 단명 자유 라디칼을 조사하는 연구 차 방사선 소스로서 작용한다. 이 매우 민감한 기술, 상자성 원자, 분자의 회전 및 RO-진동 제만 스펙트럼, 분자 이온 될 수 있습니다 R로ecorded 이러한 자유 라디칼을 생성하는 데 사용되는 반응 속도를 조사 할 수있는 능력과 함께 분석 하였다. 도 1에 도시 된 작업이, 광학적 펌핑 레이저 분자에, 디 플루오로 메탄으로부터 원적외선 레이저 방사선을 생성하는데 사용되어왔다. 이 시스템은 연속파 (CW) CO 2 펌프 레이저와 원적외선 레이저 공동 이루어져있다. 원적외선 레이저 공동 내부 미러는, 공동의 단부에 종결 나머지 펌프 방사선 산란 전에 스물여섯 반사를 겪고, 연마 동관 다운 CO 2 레이저 방사선을 리디렉션. 따라서 원적외선 레이저 매질은 횡 펌핑 기하학을 이용하여 여기된다. 레이저 동작을 생성하기 위해 여러 개의 변수 일부 동시에 조정하고, 레이저 방사선이 관찰되면 모든 후속 최적화된다. 이 실험에서는, 원적외선 레이저 방사는 금속 INSU 의해 모니터링LATOR 금속 (MIM) 점 접촉 다이오드 검출기. MIM 다이오드 검출기는 1969 년 21 이후 레이저 주파수 측정을 위해 사용되었다 - 레이저 주파수 측정 23, MIM 다이오드 검출기는 다이오드에 두 개 이상의 방사선원 입사 간의 고조파 믹서이다. MIM 다이오드 검출기는 광학적으로 연마 된 니켈베이스 (24)를 접촉하는 날카롭게 텅스텐 와이어로 구성되어 있습니다. 니켈베이스는 절연 층 인 천연 얇은 산화물 층을 갖는다. 본래 참고 문헌에 기재된 방법에 따라 27 - 레이저 방출이 검출되면 해당 주파수 세 레이저 헤테로 다인 기법 (25)를 사용하여 측정하면서, 그 파장, 편광, 세기, 및 최적화 된 작동 압력이 기록되었다. 4. 그림 2는 두 개의 추가 CW CO 2 참조 레이저는 독립적 인 주파수 역을 갖는 광 펌핑 분자 레이저를 보여줍니다외부, 저압 기준 셀 (28)에서 4.3 μm의 형광 신호의 어린 양 딥을 활용 bilization 시스템. 이 원고는 원적외선 레이저 방출뿐만 아니라 파장을 정확하게 추정하기위한 빈도를 결정하는 방법을 검색하는 데 사용되는 프로세스를 설명. 세 레이저 헤테로 다인 기법에 관한 세부 사항뿐만 아니라, 다양한 컴포넌트와 시스템의 작동 매개 변수는 참조 4, 25-27, 29, 및 30와 함께 기업의 표에서 찾아 볼 수있다.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Vacuum pump</td>
			<td>Leybold</td>
			<td>Trivac D4A</td>
			<td>HE-175 oil; Quantity = 3</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vacuum pump</td>
			<td>Leybold</td>
			<td>Trivac D8B or D16B</td>
			<td>Fomblin Fluid; Quantity = 1 of each</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vacuum pump</td>
			<td>Leybold</td>
			<td>Trivac D25B</td>
			<td>HE-175 oil; Quantity = 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Optical chopper with controller</td>
			<td>Stanford Research Systems</td>
			<td>SR540</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lock-in amplifier</td>
			<td>Stanford Research Systems</td>
			<td>SR830</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Spectrum analyzer</td>
			<td>Agilent</td>
			<td>E4407B</td>
			<td>ESA-E Series, 9 kHz to 26.5 GHz Spectrum Analyzer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Amplifier&#160;</td>
			<td>Miteq</td>
			<td>AFS-44</td>
			<td>Provides amplification of signals between 2 and 18 GHz. The amplifier is powered by a Hewlett Packard triple output DC power supply, model E3630A.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Amplifier&#160;</td>
			<td>Avantek</td>
			<td>AWL-1200B</td>
			<td>Provides amplification of signals less than 1.2 GHz.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Power supply</td>
			<td>Hewlett Packard</td>
			<td>E3630A</td>
			<td>Low voltage DC power supply for amplifier.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Power supply</td>
			<td>Glassman</td>
			<td>KL Series</td>
			<td>High voltage power supply for the CO2 lasers; Quantity = 2; negative polarity</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Power supply</td>
			<td>Fluke</td>
			<td>412B</td>
			<td>High voltage power supply used with the NIST Asymmetric HV Amp</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Detector</td>
			<td>Judson Infrared Inc</td>
			<td>J10D</td>
			<td>For fluorescence cell; Quantity = 2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CO2 laser spectrum analyzer</td>
			<td>Optical Engineering&#160;</td>
			<td>16-A</td>
			<td>Currently sold by Macken Instruments Inc.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thermal imaging plates with UV light</td>
			<td>Optical Engineering&#160;</td>
			<td></td>
			<td>Primarily used for aligning the CO2 reference lasers. Currently sold by Macken Instruments Inc.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Resistors</td>
			<td>Ohmite&#160;</td>
			<td>L225J100K</td>
			<td>100 kW, 225 W. Between 4 to 6 resistors are used in each ballast system. Each CO2 laser has its own ballast system. Fans are used to cool the resistors.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HV relay, SPDT</td>
			<td>CII Technologies</td>
			<td>H-17</td>
			<td>Quantity = 3; one for each CO2 laser</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Amplifier&#160;</td>
			<td>Princeton Applied Research</td>
			<td>PAR 113</td>
			<td>Used with fluorescence cell; Quantity = 2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Oscilloscope</td>
			<td>Tektronix</td>
			<td>2235A</td>
			<td>Similar models are also used; Quantity = 2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Oscilloscope/Differential amplifier</td>
			<td>Tektronix</td>
			<td>7903 oscilloscope with 7A22 differential amplifier</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Power meter with sensor</td>
			<td>Coherent</td>
			<td>200</td>
			<td>For use below 10 W.&#160; This is the power meter shown in Figure 2.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Power meter with sensor</td>
			<td>Scientech, Inc</td>
			<td>Vector S310</td>
			<td>For use below 30 W</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Multimeter</td>
			<td>Fluke</td>
			<td>73III</td>
			<td>Similar models are also used; Quantity = 3</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Data acquisition</td>
			<td>National Instruments</td>
			<td>NI cDAQ 9174 chassis with NI 9223 input module</td>
			<td>Uses LabVIEW software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Simichrome polish</td>
			<td>Happich GmbH</td>
			<td></td>
			<td>Polish for the Nickel base used in the MIM diode detector. Although the Nickel base can be used immediately after polishing, a 12 hour lead time is typically recommended.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pressure gauge</td>
			<td>Wallace and Tiernan</td>
			<td>61C-1D-0050</td>
			<td>Series 300; for CO2 laser; Quantity = 3</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pressure gauge with controller</td>
			<td>Granville Phillips</td>
			<td>Series 375</td>
			<td>For far-infrared laser</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Zirconium Oxide felt</td>
			<td>Zircar Zirconia</td>
			<td>ZYF felt</td>
			<td>Used as a beam stop</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Zirconium Oxide board</td>
			<td>Zircar Zirconia</td>
			<td>ZYZ-3 board</td>
			<td>Used as a beam stop; Quantity = 4</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Teflon sheet</td>
			<td>Scientific Commodities, Inc</td>
			<td>BB96312-1248</td>
			<td>1/32 inch thick; used for the far-infrared laser output window</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polypropylene</td>
			<td>C-Line sheet protectors</td>
			<td>61003</td>
			<td>used for the far-infrared laser output window</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vacuum grease</td>
			<td>Apiezon</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Power supply</td>
			<td>Kepco</td>
			<td>NTC 2000</td>
			<td>PZT power supply</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PZT tube</td>
			<td>Morgan Advanced Materials</td>
			<td></td>
			<td>1 inch length, 1 inch outer diameter, 0.062 inch thickness, reverse polarity (positive voltage on outside); Quantity = 3</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ZnSe (AR coated)</td>
			<td>II-VI Inc</td>
			<td></td>
			<td>CO2 laser window (Quantity = 3), lens, and beam splitter (Quantity 3)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NaCl window</td>
			<td>Edmond Optics</td>
			<td></td>
			<td>Quantity = 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CaF window</td>
			<td>Edmond Optics</td>
			<td></td>
			<td>Quantity = 2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Laser mirrors and gratings</td>
			<td>Hyperfine, Inc</td>
			<td></td>
			<td>Gold-coated; includes positioning mirrors</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass laser tubes and reference cells</td>
			<td>Allen Scientific Glass</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MIM diode detector</td>
			<td>Custom Microwave, Inc</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Other</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Other materials include magnetic bases, base plates, base clamps, XYZ translation stage, etc.</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

characterizing far-infrared laser emissions and the measurement of their frequencies

발생 및 원적외선의 후속 측정은 고해상도 분광법, 전파 천문 및 테라 헤르츠 촬상 수많은 응용을 발견했다. 약 45 년 동안, 코 히어 런트, 원적외선 방사의 생성은 광 펌핑 레이저를 이용하여 분자 달성되었다. 원적외선 레이저 방사선이 검출되면,이 레이저 방출 주파수는 세 레이저 헤테로 다인 기법을 사용하여 측정된다. 이 기술에 의해, 광학적으로 펌핑 된 분자 레이저로부터 알 두 주파수 안정화 적외선 기준 주파수 간의 차이 주파수와 혼합된다. 이 기준 주파수는 독립적 이산화탄소 레이저에 의해 생성 된 각각 외부 저압 기준 셀로부터의 형광 신호를 이용하여 안정화. 알려 지거나 알려지지 않은 레이저 주파수 사이 결과 비트는 그 출력 스펙에 관찰되는 금속 - 절연체 - 금속 점 접촉 다이오드 검출기에 의해 모니터링된다TRUM 분석기. 이러한 레이저 배출량 간의 비트 주파수는이어서 측정 알려지지 원적외선 레이저 주파수를 추정하기 위해 공지 된 기준 주파수와 결합된다. 이 방법으로 측정 레이저 주파수 수득 한 시그마 분수 불확실성 정확하게 원적외선 레이저 방출의 주파수를 결정하는 단계를 포함한다. 107에서 ± 5 중량 부이다들은 종종 다른 측정 기준으로서 사용되는 바와 같이 높은 같이 중요 레이저 자기 공명을 이용하여 자유 라디칼 -resolution 분광 조사. 이 조사, 디 플루오로 메탄, CH 2 F 2의 일부로서, 원적외선 레이저 매체로서 사용 하였다. 모두에서, 여덟 원적외선 레이저 주파수는 0.359에서 1.273 테라 헤르츠 주파수 범위와 처음으로 측정 하였다. 이러한 레이저 방출의 세이 조사 중에 발견되었고 CO 2에 대하여 최적의 작동 압력, 분극보고 </suB&gt; 레이저 강도를 펌프.

언급 한 바와 같이, 원적외선 레이저 발광보고 빈도는 CO 2 기준 레이저 라인의 적어도 두 개의 상이한 세트로 수행 적어도 열두 측정의 평균이다. 표 2는 사용시 235.5 ㎛의 레이저 발광을 위해 기록 된 데이터를 설명 9 P 04 CO 2 펌프 레이저. 이 원적외선 레이저 발광을 위해, 비트 주파수의 열네 개별 측정을 기록 하였다. R 9 10 38 9 P CO 2 기준 ?...

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Characterizing Far-infrared Laser Emissions and the Measurement of Their Frequencies

We describe the generation of far-infrared radiation using an optically pumped molecular laser along with the measurement of their frequencies with heterodyne techniques. The experimental system and techniques are demonstrated using difluoromethane (CH2F2) as the laser medium whose results include three new laser emissions and eight measured laser frequencies.

원적외선 레이저 방출 및 그들의 주파수의 측정을 특성화

The generation and subsequent measurement of far-infrared radiation has found numerous applications in high-resolution spectroscopy, radio astronomy, and ...

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12.0K 조회수.  Central Washington University. We describe the generation of far-infrared radiation using an optically pumped molecular laser along with the measurement of their frequencies with heterodyne techniques. The experimental system and techniques are demonstrated using difluoromethane (CH2F2) as the laser medium whose results include three new laser emissions and eight measured laser frequencies.

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Harvesting Solar Energy by Means of Charge-Separating Nanocrystals and Their Solids

Conjoining different semiconductor materials in a single nano-composite provides synthetic means for the development of novel optoelectronic materials offering a superior control over the spatial distribution of charge carriers across material interfaces. As this study demonstrates, a combination of donor-acceptor nanocrystal (NC) domains in a single nanoparticle can lead to the realization of efficient photocatalytic1-5 materials, while a layered assembly of donor- and acceptor-like nanocrystals films gives rise to photovoltaic materials.
Initially the paper focuses on the synthesis of composite inorganic nanocrystals, comprising linearly stacked ZnSe, CdS, and Pt domains, which jointly promote photoinduced charge separation. These structures are used in aqueous solutions for the photocatalysis of water under solar radiation, resulting in the production of H2 gas. To enhance the photoinduced separation of charges, a nanorod morphology with a linear gradient originating from an intrinsic electric field is used5. The inter-domain energetics are then optimized to drive photogenerated electrons toward the Pt catalytic site while expelling the holes to the surface of ZnSe domains for sacrificial regeneration (via methanol). Here we show that the only efficient way to produce hydrogen is to use electron-donating ligands to passivate the surface states by tuning the energy level alignment at the semiconductor-ligand interface. Stable and efficient reduction of water is allowed by these ligands due to the fact that they fill vacancies in the valence band of the semiconductor domain, preventing energetic holes from degrading it. Specifically, we show that the energy of the hole is transferred to the ligand moiety, leaving the semiconductor domain functional. This enables us to return the entire nanocrystal-ligand system to a functional state, when the ligands are degraded, by simply adding fresh ligands to the system4.
To promote a photovoltaic charge separation, we use a composite two-layer solid of PbS and TiO2 films. In this configuration, photoinduced electrons are injected into TiO2 and are subsequently picked up by an FTO electrode, while holes are channeled to a Au electrode via PbS layer6. To develop the latter we introduce a Semiconductor Matrix Encapsulated Nanocrystal Arrays (SMENA) strategy, which allows bonding PbS NCs into the surrounding matrix of CdS semiconductor. As a result, fabricated solids exhibit excellent thermal stability, attributed to the heteroepitaxial structure of nanocrystal-matrix interfaces, and show compelling light-harvesting performance in prototype solar cells7.

A general strategy for the development of charge-separating semiconductor nanocrystal composites deployable for solar energy production is presented. We show that assembly of donor-acceptor nanocrystal domains in a single nanoparticle geometry gives rise to a photocatalytic function, while bulk-heterojunctions of donor-acceptor nanocrystal films can be used for photovoltaic energy conversion.

충전 분리 Nanocrystals와 고체를 통해 태양 에너지를 수확

Conjoining different semiconductor materials in a single nano-composite provides synthetic means for the development of novel optoelectronic materials ...

연구

공학

Spatial Separation of Molecular Conformers and Clusters

Gas-phase molecular physics and physical chemistry experiments commonly use supersonic expansions through pulsed valves for the production of cold molecular beams. However, these beams often contain multiple conformers and clusters, even at low rotational temperatures. We present an experimental methodology that allows the spatial separation of these constituent parts of a molecular beam expansion. Using an electric deflector the beam is separated by its mass-to-dipole moment ratio, analogous to a bender or an electric sector mass spectrometer spatially dispersing charged molecules on the basis of their mass-to-charge ratio. This deflector exploits the Stark effect in an inhomogeneous electric field and allows the separation of individual species of polar neutral molecules and clusters. It furthermore allows the selection of the coldest part of a molecular beam, as low-energy rotational quantum states generally experience the largest deflection. Different structural isomers (conformers) of a species can be separated due to the different arrangement of functional groups, which leads to distinct dipole moments. These are exploited by the electrostatic deflector for the production of a conformationally pure sample from a molecular beam. Similarly, specific cluster stoichiometries can be selected, as the mass and dipole moment of a given cluster depends on the degree of solvation around the parent molecule. This allows experiments on specific cluster sizes and structures, enabling the systematic study of solvation of neutral molecules.

We present a technique that allows the spatial separation of different conformers or clusters present in a molecular beam. An electrostatic deflector is used to separate species by their mass-to-dipole moment ratio, leading to the production of gas-phase ensembles of a single conformer or cluster stoichiometry.

분자 순응및 클러스터의 공간 분리

Gas-phase molecular physics and physical chemistry experiments commonly use supersonic expansions through pulsed valves for the production of cold ...

Measurement and Analysis of Atomic Hydrogen and Diatomic Molecular AlO, C2, CN, and TiO Spectra Following Laser-induced Optical Breakdown

In this work, we present time-resolved measurements of atomic and diatomic spectra following laser-induced optical breakdown. A typical LIBS arrangement is used. Here we operate a Nd:YAG laser at a frequency of 10 Hz at the fundamental wavelength of 1,064 nm. The 14 nsec pulses with anenergy of 190 mJ/pulse are focused to a 50 &#181;m spot size to generate a plasma from optical breakdown or laser ablation in air. The microplasma is imaged onto the entrance slit of a 0.6 m spectrometer, and spectra are recorded using an 1,800 grooves/mm grating an intensified linear diode array and optical multichannel analyzer (OMA) or an ICCD. Of interest are Stark-broadened atomic lines of the hydrogen Balmer series to infer electron density. We also elaborate on temperature measurements from diatomic emission spectra of aluminum monoxide (AlO), carbon (C2), cyanogen (CN), and titanium monoxide (TiO).
The experimental procedures include wavelength and sensitivity calibrations. Analysis of the recorded molecular spectra is accomplished by the fitting of data with tabulated line strengths. Furthermore, Monte-Carlo type simulations are performed to estimate the error margins. Time-resolved measurements are essential for the transient plasma commonly encountered in LIBS.

Measurement and Analysis of Atomic Hydrogen and Diatomic Molecular AlO, C2, CN, and TiO Spectra Following Laser-induced Optical Breakdown

Time-resolved atomic and diatomic molecular species are measured using LIBS. The spectra are collected at various time delays following the generation of optical breakdown plasma with Nd:YAG laser radiation&#160;and are analyzed to infer electron density and temperature.

측정 및 수소 원자와 이원자 분자 무조건, C 분석<sub&gt; 2</sub&gt;, CN, 및 티오 스펙트럼 뒤에 오는 레이저 광에 의한 고장

In this work, we present time-resolved measurements of atomic and diatomic spectra following laser-induced optical breakdown. A typical LIBS arrangement ...

Automation of Mode Locking in a Nonlinear Polarization Rotation Fiber Laser through Output Polarization Measurements

When a laser is mode-locked, it emits a train of ultra-short pulses at a repetition rate determined by the laser cavity length. This article outlines a new and inexpensive procedure to force mode locking in a pre-adjusted nonlinear polarization rotation fiber laser. This procedure is based on the detection of a sudden change in the output polarization state when mode locking occurs. This change is used to command the alignment of the intra-cavity polarization controller in order to find mode-locking conditions. More specifically, the value of the first Stokes parameter varies when the angle of the polarization controller is swept and, moreover, it undergoes an abrupt variation when the laser enters the mode-locked state. Monitoring this abrupt variation provides a practical easy-to-detect signal that can be used to command the alignment of the polarization controller and drive the laser towards mode locking. This monitoring is achieved by feeding a small portion of the signal to a polarization analyzer measuring the first Stokes parameter. A sudden change in the read out of this parameter from the analyzer will occur when the laser enters the mode-locked state. At this moment, the required angle of the polarization controller is kept fixed. The alignment is completed. This procedure provides an alternate way to existing automating procedures that use equipment such as an optical spectrum analyzer, an RF spectrum analyzer, a photodiode connected to an electronic pulse-counter or a nonlinear detecting scheme based on two-photon absorption or second harmonic generation. It is suitable for lasers mode locked by nonlinear polarization rotation. It is relatively easy to implement, it requires inexpensive means, especially at a wavelength of 1550 nm, and it lowers the production and operation costs incurred in comparison to the above-mentioned techniques.

A protocol to detect and automate mode locking in a pre-adjusted nonlinear polarization rotation fiber laser is presented. The detection of a sudden change in the output polarization state when mode locking occurs is used to command the alignment of an intra-cavity polarization controller in order to find mode-locking conditions.

출력 편광 측정을 통해 비선형 편광 회전 광섬유 레이저의 모드 잠금의 자동화

When a laser is mode-locked, it emits a train of ultra-short pulses at a repetition rate determined by the laser cavity length. This article outlines a ...

Design and Use of a Full Flow Sampling System (FFS) for the Quantification of Methane Emissions

The use of natural gas continues to grow with increased discovery and production of unconventional shale resources. At the same time, the natural gas industry faces continued scrutiny for methane emissions from across the supply chain, due to methane&#39;s relatively high global warming potential (25-84x that of carbon dioxide, according to the Energy Information Administration). Currently, a variety of techniques of varied uncertainties exists to measure or estimate methane emissions from components or facilities. Currently, only one commercial system is available for quantification of component level emissions and recent reports have highlighted its weaknesses.
In order to improve accuracy and increase measurement flexibility, we have designed, developed, and implemented a novel full flow sampling system (FFS) for quantification of methane emissions and greenhouse gases based on transportation emissions measurement principles. The FFS is a modular system that consists of an explosive-proof blower(s), mass airflow sensor(s) (MAF), thermocouple, sample probe, constant volume sampling pump, laser based greenhouse gas sensor, data acquisition device, and analysis software. Dependent upon the blower and hose configuration employed, the current FFS is able to achieve a flow rate ranging from 40 to 1,500 standard cubic feet per minute (SCFM). Utilization of laser-based sensors mitigates interference from higher hydrocarbons (C2+). Co-measurement of water vapor allows for humidity correction. The system is portable, with multiple configurations for a variety of applications ranging from being carried by a person to being mounted in a hand drawn cart, on-road vehicle bed, or from the bed of utility terrain vehicles (UTVs). The FFS is able to quantify methane emission rates with a relative uncertainty of &#177; 4.4%. The FFS has proven, real world operation for the quantification of methane emissions occurring in conventional and remote facilities.

Design and Use of a Full Flow Sampling System FFS for the Quantification of Methane Emissions

We have designed, developed, and implemented a novel full flow sampling system (FFS) for quantification of methane emissions and greenhouse gases from across the natural gas supply chain.

메탄 배출량의 정량화를위한​​ 설계 및 전체 흐름 샘플링 시스템 (FFS)의 사용

The use of natural gas continues to grow with increased discovery and production of unconventional shale resources. At the same time, the natural gas ...

Optical Trap Loading of Dielectric Microparticles In Air

We demonstrate a method to trap a selected dielectric microparticle in air using radiation pressure from a single-beam gradient optical trap. Randomly scattered dielectric microparticles adhered to a glass substrate are momentarily detached using ultrasonic vibrations generated by a piezoelectric transducer (PZT). Then, the optical beam focused on a selected particle lifts it up to the optical trap while the vibrationally excited microparticles fall back to the substrate. A particle may be trapped at the nominal focus of the trapping beam or at a position above the focus (referred to here as the levitation position) where gravity provides the restoring force. After the measurement, the trapped particle can be placed at a desired position on the substrate in a controlled manner. 
In this protocol, an experimental procedure for selective optical trap loading in air is outlined. First, the experimental setup is briefly introduced. Second, the design and fabrication of a PZT holder and a sample enclosure are illustrated in detail. The optical trap loading of a selected microparticle is then demonstrated with step-by-step instructions including sample preparation, launching into the trap, and use of electrostatic force to excite particle motion in the trap and measure charge. Finally, we present recorded particle trajectories of Brownian and ballistic motions of a trapped microparticle in air. These trajectories can be used to measure stiffness or to verify optical alignment through time domain and frequency domain analysis. Selective trap loading enables optical tweezers to track a particle and its changes over repeated trap loadings in a reversible manner, thereby enabling studies of particle-surface interaction.

A protocol for launching and stably trapping selected dielectric microparticles in air is presented.

공기에서 유전체 미세 입자의 광학 트랩로드

We demonstrate a method to trap a selected dielectric microparticle in air using radiation pressure from a single-beam gradient optical trap. Randomly ...

Generation of Size-controlled Poly (ethylene Glycol) Diacrylate Droplets via Semi-3-Dimensional Flow Focusing Microfluidic Devices

Uniform and size-controllable poly (ethylene glycol) diacrylate (PEGDA) droplets could be produced via the flow focusing process in a microfluidic device. This paper proposes a semi-three-dimensional (semi-3D) flow-focusing microfluidic chip for droplet formation. The polydimethylsiloxane (PDMS) chip was fabricated using the multi-layer soft lithography method. Hexadecane containing surfactant was used as the continuous phase, and PEGDA with the ultraviolet (UV) photo-initiator was the dispersed phase. Surfactants allowed the local surface tension to drop and formed a more cusped tip which promoted breaking into tiny micro-droplets. As the pressure of dispersed phase was constant, the size of droplets became smaller with increasing continuous phase pressure before dispersed phase flow was broken off. As a result, droplets with size variation from 1 &#181;m to 80 &#181;m in diameter could be selectively achieved by changing the pressure ratio in two inlet channels, and the average coefficient of variation was estimated to be below 7%. Furthermore, droplets could turn into micro-beads by UV exposure for photo-polymerization. Conjugating biomolecules on such micro-beads surface have many potential applications in the fields of biology and chemistry.

Generation of Size-controlled Poly ethylene Glycol Diacrylate Droplets via Semi-3-Dimensional Flow Focusing Microfluidic Devices

Here, we present a protocol to illustrate the fabrication processes and verifying experiments of a semi-three-dimensional (semi-3D) flow-focusing microfluidic chip for droplet formation.

크기 제어 폴 리 (에틸렌 글리콜) 빛 방울 장치를 통해 세미 3 차원 흐름 초점 미세의 세대

Uniform and size-controllable poly (ethylene glycol) diacrylate (PEGDA) droplets could be produced via the flow focusing process in a microfluidic device. ...

Quantitative Analysis of Vacuum Induction Melting by Laser-induced Breakdown Spectroscopy

Vacuum induction melting is a popular method for refining high purity metal and alloys. Traditionally, standard process control in metallurgy involves several steps, include drawing samples, cooling, cutting, transport to the laboratory, and analysis. The whole analysis process requires more than 30 minutes, which hinders on-line process control. Laser-induced breakdown spectroscopy is an excellent on-line analysis method that can satisfy the requirements of vacuum induction melting because it is fast and noncontact and does not require sample preparation. The experimental facility uses a lamp-pumped Q-switched laser to ablate melted liquid steel with an output energy of 80 mJ, a frequency of 5 Hz, a FWHM pulse width of 20 ns, and a working wavelength of 1,064 nm. A multi-channel linear charge coupled device (CCD) spectrometer is used to measure the emission spectrum in real time, with a spectral range from 190 to 600 nm and a resolution of 0.06 nm at a wavelength of 200 nm. The protocol includes several steps: standard alloy sample preparation and an ingredient test, smelting of standard samples and determination of the laser breakdown spectrum, and construction of the elements concentration quantitative analysis curve of each element. To realize the concentration analysis of unknown samples, the spectrum of a sample also needs to be measured and disposed with the same process. The composition of all main elements in the melted alloy can be quantitatively analyzed with an internal standard method. The calibration curve shows that the limit of detection of most metal elements ranges from 20-250 ppm. The concentration of elements, such as Ti, Mo, Nb, V, and Cu, can be lower than 100 ppm, and the concentrations of Cr, Al, Co, Fe, Mn, C, and Si range from 100-200 ppm. The R2 of some calibration curves can exceed 0.94.

During vacuum induction melting, laser-induced breakdown spectroscopy is used to perform real-time quantitative analysis of the main-ingredient elements of a molten alloy.

레이저 유도 분해 분 광 법에의 한 용융 진공 유도의 정량 분석

Vacuum induction melting is a popular method for refining high purity metal and alloys. Traditionally, standard process control in metallurgy involves ...

Method Development for Contactless Resonant Cavity Dielectric Spectroscopic Studies of Cellulosic Paper

The current analytical techniques for characterizing printing and graphic arts substrates are largely ex situ and destructive. This limits the amount of data that can be obtained from an individual sample and renders it difficult to produce statistically relevant data for unique and rare materials. Resonant cavity dielectric spectroscopy is a non-destructive, contactless technique which can simultaneously interrogate both sides of a sheeted material and provide measurements which are suitable for statistical interpretations. This offers analysts the ability to quickly discriminate between sheeted materials based on composition and storage history. In this methodology article, we demonstrate how contactless resonant cavity dielectric spectroscopy may be used to differentiate between paper analytes of varying fiber species compositions, to determine the relative age of the paper, and to detect and quantify the amount of post-consumer waste (PCW) recycled fiber content in manufactured office paper.

A protocol for the non-destructive analysis of the fiber content and relative age of paper.

비접촉식 공진성 유전체 분광연구용 셀룰로오스 종이 공진법 개발

The current analytical techniques for characterizing printing and graphic arts substrates are largely ex situ and destructive. This limits the amount of ...

Measuring Sub-23 Nanometer Real Driving Particle Number Emissions Using the Portable DownToTen Sampling System

The current particle size threshold of the European Particle Number (PN) emission standards is 23 nm. This threshold could change because future combustion engine vehicle technology may emit large amounts of sub-23 nm particles. The Horizon 2020 funded project DownToTen (DTT) developed a sampling and measurement method to characterize particle emissions in this currently unregulated size range. A PN measurement system was developed based on an extensive review of the literature and laboratory experiments testing a variety of PN measurement and sampling approaches. The measurement system developed is characterized by high particle penetration and versatility, which enables the assessment of primary particles, delayed primary particles, and secondary aerosols, starting from a few nanometers in diameter. This paper provides instruction on how to install and operate this Portable Emission Measurement System (PEMS) for Real Drive Emissions (RDE) measurements and assess particle number emissions below the current legislative limit of 23 nm.

Presented here is the DownToTen (DTT) portable emission measurement system to assess real driving automotive emissions of sub-23 nm particles.