Name: dependence of laser-induced breakdown spectroscopy results on pulse energies and timing parameters using soil simulants
Uploaded: 2013-09-23T19:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Dependence of Laser-induced Breakdown Spectroscopy Results on Pulse Energies and Timing Parameters Using Soil Simulants at JoVE.com

עבודה זו מומנה על ידי משרד האנרגיה, משרד המדע בארה&quot;ב.

1. מערכת לייזר <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש בפעימות לייזר המיוצרים על ידי ממותג Q Nd: YAG לייזר הפועל ב1,064 ננומטר וב10 הרץ. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להתמקד פעימות לייזר על המדגם עם אורך מוקד עדשת 75 מ&quot;מ. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאסוף הפלזמה ...

<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. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Handbook of Laser-Induced Breakdown Spectroscopy. , (2006).</li><li>Griem, H. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Spectral Line Broadening by Plasmas. , (1974).</li><li>Ashkenazy, J., Kipper, R., Caner, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spectroscopic+Measurements+of+Electron+Density+of+Capillary+Plasma+Based+on+Stark+Broadening+of+Hydrogen+Lines.">Spectroscopic Measurements of Electron Density of Capillary Plasma Based on Stark Broadening of Hydrogen Lines.</a> Phys. Rev. A. 43 (10), 5568-5574 (1991).</li></ol>

כאשר משווים את מצבי זיהוי שאינו מגודרות ומגודרים, הנתונים מראים כי גבול גילוי מצב זיהוי מגודרת אפשר זיהוי של כל האלמנטים, כולל אלה שלא ראו את השימוש באנרגיות לייזר גבוהות יותר במצב זיהוי שאינו מגודרת. באמצעות זיהוי מגודרת, גבוה הרקע הראשוני מההיווצרות של הפלזמה הוא ל...

ספקטרוסקופיה התמוטטות מושרה לייזר (LIBS) היא שיטה פשוטה של ​​ניתוח יסודות המשתמשת ניצוץ לייזר שנוצר כמקור העירור. על גבי משטח שמתחמם, ablates, atomizes וionizes חומר משטח כתוצאה מכך היווצרות של פלזמה דופק הלייזר ממוקד. אור הפלזמה ספקטרלית נפתר וזוהה ואלמנטים מזוהים על ידי החתימה ספקטראלית שלהם. אם מכויל כראוי, LIBS יכול לספק תוצאות כמותיות. LIBS יכול לנתח מוצקים, גזים ונוזלים עם הכנת מדגם קטנה או לא. 1 תכונות אלו הופכות אותו לאידיאלי עבור ניתוחים שאינם יכול להתבצע במעבדה. נכון לעכשיו, LIBS הוא נחקר עבור יישומים רבים ושונים במיוחד אלה הדורשים מדידות המבוסס על שדה לכימות. 1-8 זה דורש הפיתוח של מכשור LIBS תוך שימוש ברכיבים קשיחים וקומפקטי מתאימים למערכת מבוססת תחום. ברוב המקרים,רכיבי se לא יהיו את מלוא היכולות של מכשור מעבדה מבוססת, וכך לפגוע בביצועי הניתוח. תוצאות LIBS תלויות בפרמטרי דופק לייזר ותנאי מדידה אחר הכוללים גיאומטריה דגימה, אווירה שמסביב, ואת השימוש בזיהוי מגודרת או בלתי מגודרת. 9-12 למכשור LIBS מבוסס שדה, שני גורמים חשובים שיש לשקול הם את האנרגיה הדופק והשימוש במגודר לעומת גילוי שאינו מגודרת. שני גורמים אלה קובעים במידה רבה את העלות, גודל ומורכבות של מכשיר LIBS. לייזרים קטנים, שנבנו מחוספס שיכול ליצור פולסים 10-50 mJ בשיעורי החזרה של .3-10 הרץ זמינים מסחרי ויהיה יתרון מאוד לשימוש. לכן, חשוב לדעת מה, אם בכלל, הפסד ביכולות זיהוי יגרום מהשימוש בלייזרים אלה. האנרגיה הדופק היא פרמטר מרכזי לLIBS כפי שהוא קובע את כמות החומר ablated ומתאדה וchar העירורתכונותיהם של הפלזמה. בנוסף, השימוש בזיהוי מגודרת יכול להגדיל את העלות של מערכת LIBS; כתוצאה מכך, זה הכרחי כדי לקבוע את ההבדלים בין הספקטרום ויכולות זיהוי באמצעות זיהוי מגודרת ואינו מגודרת. לאחרונה, בוצע מחקר שהשווה איתור מגודר לזיהוי שאינו מגודרת לקטין אלמנטים שנמצאו בפלדה. התוצאות הראו כי מגבלות זיהוי היו דומות אם לא טובים יותר לגילוי שאינו מגודרת. 12 מאפיין חשוב אחד LIBS הוא שהטכניקה חווה השפעות מטריצה ​​פיזיות וכימיות. דוגמא הראשונה היא שזוגות דופק לייזר בצורה יעילה יותר עם ​​משטחי הניצוח / מטאל מאשר שאינם מנהלי משטחים. 13 במחקר זה, אנחנו רוצים לקבוע את ההשפעות של פרמטרים אנרגיה דופק ותזמון עבור חומרים שאינם מנהלים כמו simulants אדמה. אמנם, מכשירים ניידים LIBS שדה פותחו ומשמשיםעבור יישומים מסוימים, מחקר מקיף על יכולות זיהוי לא בוצע השוואת אנרגיה ומערכות מגודרות גבוהות יותר למערכות אנרגיה ושאינו מגודרות נמוכות באמצעות simulants אדמה. מחקר זה מתמקד בפרמטרי אנרגיה דופק לייזר ועיתוי לקביעת יסודות קורט במטריצות מורכבות. האנרגיה דופק לייזר נעה 10-100 mJ לקבל השוואה בין אנרגיות נמוכות יותר וגבוהות יותר. השוואה של השימוש במגודר לעומת גילוי שאינו מגודרת בוצעה גם על אותו טווח האנרגיה.

<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

התלות של כמה יכולות זיהוי LIBS על אנרגיות נמוכות יותר דופק (&lt;100 MJ) ופרמטרי תזמון נבדקה באמצעות דגימות סיליקט סינתטיות. דגימות אלה שימשו כsimulants לאדמה והכילו אלמנטים קטנים ועקבות נמצאים בדרך כלל בקרקע במגוון רחב של ריכוזים. במחקר זה, מעל 100 עקומות כיול הוכנו באמצעות אנרגיות דופק שונות ופרמטרי עיתוי; זיהוי גבולות ורגישויות נקבעו מעקומות הכיול. טמפרטורות פלזמה נמדדו גם באמצעות חלקות בולצמן לאנרגיות השונות ופרמטרי העיתוי שנבדקו. צפיפות האלקטרונים של הפלזמה חושב באמצעות המחצית המרבית ברוחב המלא (FWHM) של קו המימן ב656.5 ננומטר על האנרגיות שנבדקו. בסך הכל, תוצאות המחקר מראים כי השימוש באנרגיות דופק נמוכים וגילוי שאינו מגודרת לא מתפשרות ברצינות תוצאות האנליטיות. תוצאות אלו הן רלוונטיות מאוד לעיצוב של שדהומכשירי LIBS אדם נייד.

השפעה של אנרגיית לייזר דופק ומצבי גילוי על יכולות זיהוי. ספקטרום LIBS של דגימות סיליקט סינתטיות נרשם באמצעות זיהוי מגודרת ואינו מגודרת על פני הטווח של אנרגיות דופק לייזר שנבדקו. מעל 100 עקומות כיול נבנו מנתונים אלה כדי להעריך את ההשפעה של אנרגיית לייזר הדופק. ע?...

Watch this Scientific Journal Video about Dependence of Laser-induced Breakdown Spectroscopy Results on Pulse Energies and Timing Parameters Using Soil Simulants at JoVE.com

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

יכולות זיהוי LIBS על simulants הקרקע נבדקו באמצעות מגוון של אנרגיות דופק ופרמטרי עיתוי. עקומות כיול שימשו לקביעת מגבלות זיהוי ורגישויות לפרמטרים שונים. באופן כללי, התוצאות הראו שלא הייתה ירידה משמעותית ביכולות זיהוי באמצעות אנרגיות דופק נמוכות וגילוי שאינו מגודרת.

תלות של תוצאות ספקטרוסקופיה ההתפלגות מושרה לייזר על אנרגיות דופק ופרמטרים תזמון שימוש Simulants קרקע

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

מטריקס בסיוע לייזר Desorption / יינון זמן של טיסה (MALDI-TOF) Mass ניתוח Spectrometric של חלבונים שלמים גדול מ100 kDa

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

Transport of Surface-modified Carbon Nanotubes through a Soil Column

הובלה של פחמן-שונה Surface דרך טור קרקע

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

בניית מודלים לחיזוי הורס של תוכן מרכיב האוכמניות ידי ספקטרוסקופיה האינפרה-אדום הקרוב בהתבסס על מדידות HPLC

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

תובנה לתוך האינטראקציות של חומצות אמינו פפטידים עם חומרים אורגניים באמצעות ספקטרוסקופיית חיל מולקולה בודדת

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

אנליזת נשימה בזמן אמת באמצעות Nanoelectrospray משני יינון מצמידים ספקטרומטר מסה ברזולוציה גבוהה

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

קבלת מפות תלת-ממדיות כימי על ידי אנרגיה מסונן הילוכים מיקרוסקופ אלקטרונים טומוגרפיה

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

פרוטוקול MPLEx עבור ניתוחים מולטי-omic של דגימות אדמה

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

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

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

שיטה פשוטה חדשה למדידה Lipophilicity (יומןP) באמצעות 19F NMR ספקטרוסקופיה

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

מבצע ספקטרוסקופיית על חלקיקי פלמונית עם מיקרוסקופ ניגוד מבוסס שידור מסוג Nomarski הפרעות דיפרנציאליות

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

אפיון לואיס זוגות שימוש בטיטור בשילוב עם ספקטרוסקופיה אינפרא-אדום באתרו

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