Name: dependence of laser-induced breakdown spectroscopy results on pulse energies and timing parameters using soil simulants
Uploaded: 2013-09-23T19:00:00
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Diese Arbeit wurde durch die US-Energieministerium, Amt für Wissenschaft finanziert.

1. Laser System <ol><li> Verwenden von einem Q-geschalteten Nd erzeugten Laserimpulse: YAG-Laser bei 1064 nm und bei 10 Hz liegt. </li><li> Fokus der Laserpulse auf die Probe mit 75 mm Brennweite. </li><li> Sammeln des Plasmalicht mit einer optischen Faser an und wies in der Nähe der auf der Probe gebildete Plasma gegeben. </li><li> Verwenden Sie ein Echelle-Spektrographen / ICCD die Entschlossenheit spektral und notieren Sie die LIBS-Spektrums. </li><li> Betätigen Sie den ICCD in beiden nicht-abgeschlossenen und be...

<ol>
	<li>Song, K., Lee, Y., Sneddon, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recent+developments+in+instrumentation+for+laser+induced+breakdown+spectroscopy.">Recent developments in instrumentation for laser induced breakdown spectroscopy.</a> Appl. Spec. Rev. 37 (1), 89-117 (2002).</li><li>Yamamoto, K. Y., Cremers, D. A., Foster, L. E., Ferris, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Detection+of+Metals+in+the+Environment+Using+a+Portable+Laser-Induced+Breakdown+Spectroscopy+Instrument.">Detection of Metals in the Environment Using a Portable Laser-Induced Breakdown Spectroscopy Instrument.</a> Appl. Spec. 50 (2), 222-233 (1996).</li><li>Cu&#241;at, J., Fortes, F. J., Cabal&#237;n, L. M., Carrasco, F., Sim&#243;n, M. D., Laserna, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Man-Portable+Laser-Induced+Breakdown+Spectroscopy+System+for+in+Situ+Characterization+of+Karstic+Formations.">Man-Portable Laser-Induced Breakdown Spectroscopy System for in Situ Characterization of Karstic Formations.</a> Appl. Spec. 62 (11), 1250-1255 (2008).</li><li>Munson, C. A., Gottfried, J. L., Gibb-Snyder, E., DeLucia, F. C., Gullett, B., Miziolek, A. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Detection+of+indoor+biological+hazards+using+the+man-portable+laser+induced+breakdown+spectrometer.">Detection of indoor biological hazards using the man-portable laser induced breakdown spectrometer.</a> Appl. Opt. 47 (31), G48-G57 (2008).</li><li>Multari, R. A., Foster, L. E., Cremers, D. A., Ferris, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+Sampling+Geometry+on+Elemental+Emissions+in+Laser-Induced+Breakdown+Spectroscopy.">Effect of Sampling Geometry on Elemental Emissions in Laser-Induced Breakdown Spectroscopy.</a> Appl. Spec. 50 (12), 1483-1499 (1996).</li><li>Harmon, R. S., DeLucia, F. C., McManus, C. E., McMillan, N. J., Jenkins, T. F., Walsh, M. E., Miziolek, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Laser-induced+breakdown+spectroscopy+-+An+emerging+chemical+sensor+technology+for+real-time+field-portable,+geochemical,+mineralogical,+and+environmental+applications.">Laser-induced breakdown spectroscopy - An emerging chemical sensor technology for real-time field-portable, geochemical, mineralogical, and environmental applications.</a> Appl. Geochem. 21 (5), 730-747 (2006).</li><li>Schill, A. W., Heaps, D. A., Stratis-Cullum, D. N., Arnold, B. R., Pellegrino, P. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+near-infrared+low+energy+ultra-short+laser+pulses+for+portable+applications+of+laser+induced+breakdown+spectroscopy.">Characterization of near-infrared low energy ultra-short laser pulses for portable applications of laser induced breakdown spectroscopy.</a> Opt. Express. 15 (21), 14044-14056 (2007).</li><li>Fortes, F. J., Laserna, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+development+of+fieldable+laser-induced+breakdown+spectrometer:+No+limits+on+the+horizon.">The development of fieldable laser-induced breakdown spectrometer: No limits on the horizon.</a> Spectrochim. Acta Part B. 65 (12), 975-990 (2010).</li><li>Leis, F., Sdorra, W., Ko, J. B., Niemax, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Basic+Investigations+for+Laser+Microanalysis:+I.+Optical+Emission+Spectrometry+of+Laser-Produced+Sample+Plumes.">Basic Investigations for Laser Microanalysis: I. Optical Emission Spectrometry of Laser-Produced Sample Plumes.</a> Mikrochim. Acta II. 98, 185-199 (1989).</li><li>Lida, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+atmosphere+on+laser+vaporization+and+excitation+processes+of+solid+samples.">Effects of atmosphere on laser vaporization and excitation processes of solid samples.</a> Spectrochim. Acta Part B. 45 (12), 1353-1367 (1990).</li><li>Radziemski, L. J., Loree, T. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Laser-induced+breakdown+spectroscopy:+Time-integrated+applications.">Laser-induced breakdown spectroscopy: Time-integrated applications.</a> J. Plasma Chem. Plasma Proc. 1 (3), 281-293 (1981).</li><li>Mueller, M., Gornushkin, I. B., Florek, S., Mory, D., Panne, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Approach+to+Detection+in+Laser-Induced+Breakdown+Spectroscopy.">Approach to Detection in Laser-Induced Breakdown Spectroscopy.</a> Anal. Chem. 79 (12), 4419-4426 (2007).</li><li>Fan, C., Longtin, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modeling+Optical+Breakdown+in+Dielectrics+During+Ultrafast+Laser+Processing.">Modeling Optical Breakdown in Dielectrics During Ultrafast Laser Processing.</a> Appl. Opt. 40 (18), 3124-3131 (2001).</li><li>ANSI Z-136.5. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> American National Standard for Safe Use of Lasers in Educational Institutions. , (2009).</li><li>. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Compendium of Chemical Terminology. , (1997).</li><li>Cremers, D. A., Radziemski, L. 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Beim Vergleich von nicht-torge und gated Detektionsmethoden, die Nachweisgrenze Daten zeigen, dass das gesteuerte Erfassungsmodus für den Nachweis von allen Elementen einschließlich derer, die nicht mit höheren Laserenergien in nicht-gesteuerten Erfassungsmodus erkennen ließ. Verwendung Gesteuerte Ermittlung wird der Anfangs hohen Hintergrund von der Ausbildung des Plasmas nicht beobachtet und der Hintergrund verringert, welches die Elementaremissions besser aufgelöst. Darüber hinaus waren die Nachweisgrenzen etwa...

Laser-Emissionsspektrometrie (LIBS) ist eine einfache Methode der Elementaranalyse, die einen Laser erzeugten Funken als Anregungsquelle verwendet. Der Laserimpuls wird auf einer Oberfläche, die erwärmt abträgt, zerstäubt und ionisiert das Oberflächenmaterial, die zur Bildung von Plasma fokussiert. Die Plasma-Licht wird spektral aufgelöst und erkannt und Elemente werden durch ihre spektralen Signaturen identifiziert. Wenn richtig kalibriert, kann LIBS quantitative Ergebnisse zu liefern. LIBS können Feststoffe, Gase und Flüssigkeiten mit geringer oder ohne Probenpräparation zu analysieren. 1 Diese Eigenschaften machen sie ideal für Analysen, die nicht im Labor durchgeführt werden können. Derzeit ist LIBS wird für viele verschiedene Anwendungen, insbesondere solche, die Feld-basierte Messungen zur Quantifizierung erfordern sucht. 1-8 Dies erfordert die Entwicklung von LIBS-Analysegeräte mit robuste und kompakte Bauteile, die sich für ein Feld-basierten System. In den meisten Fällen wird diese Komponenten werden nicht die vollen Fähigkeiten von Labor-basierte Instrumente, wodurch die Analyse Performance zu beeinträchtigen. LIBS Ergebnisse sind abhängig von Laserpulsparameter und andere Messbedingungen, die Stichprobengeometrie umgebenden Atmosphäre, und die Verwendung von gated oder nicht-gated Erkennung enthalten. 9-12 Für Feld LIBS-basierte Mess-, zwei wichtige Faktoren zu berücksichtigen sind die Pulsenergie und die Verwendung des torge versus nicht-gesteuerte Erkennung. Diese zwei Faktoren bestimmen zu einem großen Teil der Kosten, der Größe und Komplexität der LIBS Instrument. Klein, robust gebaut Laser, die Impulse 10-50 mJ bei Wiederholungsraten von 0,3 bis 10 Hz erzeugen können, sind im Handel erhältlich und kann es sehr vorteilhaft sein. Daher ist es wichtig zu wissen, was, wenn überhaupt, Verlust der Erkennungsfunktionen aus der Verwendung dieser Laser führen. Die Pulsenergie ist ein wichtiger Parameter für LIBS, da sie die Menge an Material abgetragen wird und verdampft und das Anregungs char bestimmtschaften des Plasmas. Darüber hinaus kann die Verwendung von Gesteuerte Ermittlung der Kosten der LIBS-System zu erhöhen, als Ergebnis, ist es unbedingt erforderlich, die Unterschiede zwischen den Spektren und Erkennungsfunktionen zu bestimmen, mit gated und nicht-torgeErkennung. Kürzlich wurde eine Studie durchgeführt, um einen Vergleich gated Detektion nicht-torgeErkennung für Spurenelemente in Stahl gefunden. Die Ergebnisse zeigten, dass die Nachweisgrenzen waren vergleichbar, wenn nicht besser für nicht-gesteuerten Erfassungs. 12. Ein wichtiges Merkmal ist, dass die LIBS Technik erfährt physikalischen und chemischen Matrixeffekte. Ein Beispiel des ersteren ist, dass die Laserpuls Paare effizienter mit leitenden / Metallflächen als nicht-leitenden Oberflächen. 13 Für diese Studie die Auswirkungen von Impulsenergie und Zeitparameter für die nichtleitenden Materialien wie Erde Simulanzlösemitteln wollten wir. Zwar haben Feld tragbare LIBS Instrumente entwickelt und eingesetztFür einige Anwendungen ist eine umfassende Studie über die Erkennungsfunktionen nicht durchgeführt Vergleich höheren Energie-und Wohnanlagen zu geringeren Energie-und Nicht-Wohnanlagen mit Boden Simulanten. Diese Studie konzentriert sich auf die Laserpulsenergie und Timing-Parameter für die Bestimmung von Spurenelementen in komplexen Matrices. Die Laserimpulsenergie betrug 10 bis 100 mJ, um einen Vergleich zwischen der unteren und höheren Energien zu erhalten. Ein Vergleich der Verwendung von gated versus nicht-gesteuerten Detektion auch über den gleichen Energiebereich durchgeführt.

<table border="1">
		<tbody>
		 <tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Equipment</td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Nd:YAG laser</td>
			<td>Continuum</td>
			<td>Surelite II</td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Echelle spectrograh/ICCD</td>
			<td>Catalina/Andor</td>
			<td>SE200/iStar</td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Digital delay generator</td>
			<td>BNC</td>
			<td>Model 575-4C</td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Hydraulic Press</td>
			<td>Carver</td>
			<td>Model-C</td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>31-mm pellet die</td>
			<td>Carver</td>
			<td>3902</td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Power meter indictor model</td>
			<td>Scientech, Inc.</td>
			<td>Model number: AI310D</td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Power meter detector model</td>
			<td>Scientech, Inc.</td>
			<td>Model number: AC2501S</td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Oscilloscope</td>
			<td>Tektronix</td>
			<td>MSO 4054</td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Optical fiber</td>
			<td>Ocean Optics</td>
			<td>QP1000-2-UV-VIS</td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Lens kit (this kit contains the 75 mm f.l. lens)</td>
			<td>CVI Optics</td>
			<td>LK-24-C-1064</td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Reagent/Material list</td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Synthetic silicate sample</td>
			<td>Brammer Standard Company</td>
			<td>GBW 07704 </td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Synthetic silicate sample</td>
			<td>Brammer Standard Company</td>
			<td>GBW 07705 </td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Synthetic silicate sample</td>
			<td>Brammer Standard Company</td>
			<td>GBW 07706</td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Synthetic silicate sample</td>
			<td>Brammer Standard Company</td>
			<td>GBW 07708</td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Synthetic silicate sample</td>
			<td>Brammer Standard Company</td>
			<td>GBW 07709</td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Aluminum caps (for pressing synthetic silicate samples)</td>
			<td>SCP Science</td>
			<td>040-080-001</td>
			<td></td>
		 </tr>
		</tbody>
 </table>

dependence of laser-induced breakdown spectroscopy results on pulse energies and timing parameters using soil simulants

Die Abhängigkeit von einigen LIBS Erkennungsfunktionen auf niedriger Pulsenergien (&lt;100 mJ) und Timing-Parameter wurden mit synthetischen Silikat-Proben untersucht. Diese Proben wurden als Simulanten für Boden verwendet und enthalten kleinere und Spurenelemente häufig im Boden in einem breiten Bereich von Konzentrationen gefunden. Für diese Studie wurden 100 Eichkurven mit unterschiedlichen Pulsenergien und Zeitparametern hergestellt; Nachweisgrenzen und Empfindlichkeiten wurden aus den Eichkurven bestimmt. Plasma-Temperaturen wurden auch mit Boltzmann-Grundstücke für die verschiedenen Energien und der getesteten Timing-Parameter gemessen. Die Elektronendichte des Plasmas wurde mit der Vollbreiten-Halbmaximum (FWHM) der Wasserstoffleitung zu 656,5 nm über den getesteten Energien berechnet. Insgesamt zeigen die Ergebnisse, dass die Verwendung von niedrigeren Pulsenergien und Nichtgesteuerte Ermittlung nicht ernsthaft beeinträchtigen die analytischen Ergebnisse. Diese Ergebnisse sind sehr wichtig für die Gestaltung von Feldund Person LIBS-portable Instrumente.

Wirkung der Laserpulsenergie und Detektionsmethoden auf Erkennungsfunktionen. LIBS Spektren der synthetischen Silikatproben wurden unter Verwendung gated und nicht-torge Detektion über den Bereich der Laserpulsenergien erfasst getestet. Über 100 Kalibrierungskurven wurden aus diesen Daten konstruiert, um den Effekt der Laserimpulsenergie zu bewerten. Eichkurven wurden durch (1) unter Verwendung der Fläche unter dem Peak Analyten und (2) durch Verhältnisbildung der Fläche des Analyt-Peak, der dem Be...

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Dependence of Laser-induced Breakdown Spectroscopy Results on Pulse Energies and Timing Parameters Using Soil Simulants

LIBS-Detection-Funktionen auf die Bodensimulatoren wurden mit einer Reihe von Pulsenergien und Timing-Parameter getestet. Eichkurven wurden verwendet, um Nachweisgrenzen und Empfindlichkeiten für verschiedene Parameter zu bestimmen. Im allgemeinen zeigten die Ergebnisse, dass es keine signifikante Verminderung der Erkennungsfunktionen mit niedrigeren Pulsenergien und nicht-torgeErkennung.

Abhängigkeit der Laser-induzierten Breakdown Spectroscopy Ergebnisse auf Pulsenergien und Timing-Parameter Mit Boden Simulanten

The  dependence of some LIBS detection capabilities on lower pulse energies (&lt;100  mJ) and timing parameters were examined using synthetic silicate ...

Research

JoVE Journal

Chemistry

Matrix-assisted Laser Desorption/Ionization Time of Flight (MALDI-TOF) Mass Spectrometric Analysis of Intact Proteins Larger than 100 kDa

Matrix-assisted Laser Desorption/Ionization Time of Flight MALDI-TOF Mass Spectrometric Analysis of Intact Proteins Larger than 100 kDa

Matrix-assistierte Laser Desorptions / Ionisations-Flugzeit (MALDI-TOF)-Massenspektrometrie-Analyse von intakten Proteinen mit mehr als 100 kDa

Effectively determining masses of proteins is critical to many biological studies (e.g. for structural biology investigations). Accurate mass ...

Forschung

Chemie

Transport of Surface-modified Carbon Nanotubes through a Soil Column

Transport von oberflächenmodifizierte Kohlenstoff-Nanoröhren durch eine Bodensäule

Carbon nanotubes (CNTs) are widely manufactured nanoparticles, which are being utilized in a number of consumer products, such as sporting goods, ...

Construction of Models for Nondestructive Prediction of Ingredient Contents in Blueberries by Near-infrared Spectroscopy Based on HPLC Measurements

Der Bau der Modelle für die zerstörungsfreie Vorhersage von Ingredient Inhalt in Heidelbeeren durch Nahinfrarotspektroskopie Basierend auf HPLC-Messungen

Nondestructive prediction of ingredient contents of farm products is useful to ship and sell the products with guaranteed qualities. Here, near-infrared ...

Insights into the Interactions of Amino Acids and Peptides with Inorganic Materials Using Single-Molecule Force Spectroscopy

Einblicke in die Wechselwirkungen von Aminosäuren und Peptide mit anorganischen Materialien Verwendung von Einzelmolekülkraftspektroskopie

The interactions between proteins or peptides and inorganic materials lead to several interesting processes. For example, combining proteins with minerals ...

Real-time Breath Analysis by Using Secondary Nanoelectrospray Ionization Coupled to High Resolution Mass Spectrometry

Echtzeit-Atem-Analyse mithilfe von sekundären Nanoelectrospray Ionisation mit hochauflösenden Massenspektrometrie gekoppelt

Exhaled volatile organic compounds (VOCs) have aroused considerable interest, since they can serve as biomarkers for disease diagnosis and environmental ...

Obtaining 3D Chemical Maps by Energy Filtered Transmission Electron Microscopy Tomography

Gewinnung chemische 3D-Karten von Energy Transmission Electron Microscopy Tomographie gefiltert

Energy filtered transmission electron microscopy tomography (EFTEM tomography) can provide three-dimensional (3D) chemical maps of materials at a ...

The MPLEx Protocol for Multi-omic Analyses of Soil Samples

Das MPLEx-Protokoll für Multi-Omic Analysen von Bodenproben

Mass spectrometry (MS)-based integrated metaproteomic, metabolomic, and lipidomic (multi-omic) studies are transforming our ability to understand and ...

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A New Straightforward Method for Lipophilicity logP Measurement using 19F NMR Spectroscopy

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Fluorination has become an effective tool to optimize physicochemical properties of bioactive compounds. One of the applications of fluorine introduction ...

Performing Spectroscopy on Plasmonic Nanoparticles with Transmission-Based Nomarski-Type Differential Interference Contrast Microscopy

Durchführung der Spektroskopie über plasmonische Nanopartikel mit transmissionsbasierten Nomarski-Typ-Differentialinterferenz-Interferenz-Kontrahenten Mikroskopie

Differential interference contrast (DIC) microscopy is a powerful imaging tool that is most commonly employed for imaging microscale objects using ...

Characterizing Lewis Pairs Using Titration Coupled with In Situ Infrared Spectroscopy

Charakterisieren von Lewis-Paaren mit Titration gekoppelt mit In Situ-Infrarotspektroskopie

Lewis acid-activation of carbonyl-containing substrates is a fundamental basis for facilitating transformations in organic chemistry. Historically, ...