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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이 작품은 에너지, 과학의 사무실의 미국학과를 통해 재정 지원되었다.

1. 레이저 시스템 <ol><li> Q-스위치 노스 다코타에 의해 생성 된 레이저 펄스를 사용 : YAG 레이저는 1,064 nm에서 10 Hz에서 운영. </li><li> 75mm 초점 거리 렌즈와 시료에 레이저 펄스를 집중. </li><li> 에서 지적하고 샘플에 형성된 플라즈마 근처에 위치는 광섬유와 플라즈마 광을 수집합니다. </li><li> 결의를 스펙트럼과 LIBS 스펙트럼을 기록하는 에셀 분광기 / ICCD를 사용합니다. </li><li> 125의 이득을 사용하...

<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>

비 - 게이트 및 게이트 검출 모드를 비교하면, 검출 한계 데이터는 게이트 된 감지 모드가 아닌 게이트 검출 모드에서 높은 레이저 에너지를 사용하여 보지 된 것을 포함하여 모든 요소의 검출을 위해 허용 된 것을 보여준다. 게이트 검출을 사용하여, 플라즈마의 형성에서 초기 하이 백은 관찰되지 않고, 배경은 발광 원소 나은 해결 게재 감소된다. 또한, 검출 한계가 탐지 게이트를 사용하여 다소 ...

레이저 유발 고장 분광법 (LIBS)가 여기 원으로 레이저를 사용하여 생성 된 스파크 원소 분석의 간단한 방법이다. 레이저 펄스는 가열 절제, 원자화하여 플라즈마의 형성을 초래 표면 재료를 이온화하여 표면 상에 집중된다. 플라즈마 광은 스펙트럼 해결 및 감지 요소는 자신의 스펙트럼 서명에 의해 식별됩니다. 올바르게 조정 된 경우, LIBS 양적 결과를 제공 할 수 있습니다. LIBS는 거의 또는 전혀 샘플 준비와 고체, 기체, 액체를 분석 할 수 있습니다. 1 이러한 특성은 실험실에서 수행 할 수없는 분석에 이상적이다. 현재, LIBS 특히 다양한 응용 프로그램을 정량화 필드 기반의 측정을 필요로하는 사람들을 위해 연구되고있다. 1-8이 필드 기반의 시스템에 적합한 견고하고 컴팩트 한 구성 요소를 사용하여 LIBS 계측의 개발이 필요합니다. 대부분의 경우에,자체 구성 요소를하여 분석 성능 저하, 실험실 기반 장비의 전체​​ 기능이 없습니다. LIBS 결과 레이저 펄스 파라미터 및 샘플링 형상, 주위 대기, 및 게이트 또는 비 - 게이트 된 검출의 사용을 포함하는 다른 측정 조건에 의존한다. 9-12 필드 기반 LIBS 계측 들어, 고려해야 할 두 가지 중요한 요인은 펄스 에너지 아르 그리고 사용이 아닌 검출 게이트 대 게이트. 이러한 두 가지 요인은 광범위하게 LIBS 기기의 비용, 크기 및 복잡도를 결정한다. 0.3 ~ 10 Hz에서의 반복 속도로 10 ~ 50 엠제이에서 펄스를 생성 할 수있는 소형, 튼튼하게 건조 레이저는 상업적으로 사용할 수 있으며, 사용하기 매우 유리하다. 따라서 어떤 경우, 감지 기능의 손실이 레이저의 사용으로 발생합니다 무엇을 아는 것이 중요합니다. 이 절제 및 기화 물질의 양 및 여진 숯불을 결정한 펄스 에너지는 LIBS위한 주요 파라미터이다플라즈마의 acteristics. 또, 게이트 검출의 사용은 LIBS 시스템의 비용을 증가시킬 수 있으며, 그 결과, 게이트와 비 게이팅을 사용하여 스펙트럼을 검출하고 검출 능력의 차이를 결정하기 위해 필수적이다. 최근 연구는 강에있는 작은 요소에 대한 비 게이트 검출에 문이 감지를 비교 하​​였다. 결과는 검출 한계는 비 문이 검출 비교하지 않을 경우 더 나은 것으로 나타났다. 12 LIBS의 한 가지 중요한 특징은 기술이 물리적, 화학적 매트릭스 효과가 발생한다는 것입니다. 전자의 예는보다 전도 / 금속 표면에보다 효율적으로 레이저 펄스 커플 표면 비전도 있다는 것입니다. 13 본 연구의 경우, 우리는 토양 닮은 같은 비전 도성 물질의 펄스 에너지 및 타이밍 매개 변수의 효과를 확인하고 싶었다. 하지만, 필드 휴대용 LIBS 장비가 개발되어 사용되고있다일부 응용 프로그램의 탐지 기능에 대한 포괄적 인 연구는 토양 닮은를 사용하여 낮은 에너지 및 비 게이트 시스템에 높은 에너지 및 게이트 시스템을 비교 수행되지 않았습니다. 이 연구는 복잡한 매트릭스에있는 미량 원소의 결정을위한 레이저 펄스 에너지 및 타이밍 매개 변수에 초점을 맞추고 있습니다. 레이저 펄스 에너지가 낮은 및 높은 에너지 간의 비교를 얻기 위해 10 내지 100 mJ의 범위였다. 비 검출 게이트 대 게이트의 사용의 비교는 또한 동일한 에너지 범위에 걸쳐 수행 하였다.

<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

낮은 펄스 에너지 (&lt;100 엠제이) 및 타이밍 매개 변수에 대한 몇 가지 LIBS 감지 기능의 의존성 합성 규산 샘플을 사용하여 조사 하였다. 이러한 샘플은 토양 닮은로 사용하고 일반적으로 농도의 넓은 범위에서 토양에있는 작은 및 추적 요소를 포함 하였다. 이 연구를 위해, 100 개 이상의 교정 곡선은 상이한 펄스 에너지 및 타이밍 파라미터를 사용하여 제조 하였다; 검출 한계 및 감도는 교정 곡선으로부터 결정 하였다. 플라즈마의 온도는 다양한 에너지 및 시험 타이밍 파라미터에 대한 볼츠만 플롯을 사용하여 측정 하였다. 플라즈마의 전자 밀도는 테스트 에너지 위에 656.5 nm에서의 수소 라인의 전체 폭 절반 최대 값 (FWHM)을 사용하여 계산 하였다. 전반적으로, 결과는 낮은 펄스 에너지 및 비 게이트 탐지의 사용이 심각 분석​​ 결과를 손상하지 않는 것을 나타냅니다. 이러한 결과는 설계에 매우 적합하다 현장인 휴대용 LIBS 악기.

합성 규산 샘플의 검출 기능에 대한 레이저 펄스 에너지와 검출 모드의 효과. LIBS 스펙트럼 테스트 레이저 펄스 에너지의 범위에서 게이트와 게이트 비 검출을 사용하여 기록 하였다. 100 만 교정 곡선은 레이저 펄스 에너지의 효과를 평가하기 위해 이러한 데이터로부터 구축 하였다. 교정 곡선 (1) 분석 물 피크 아래 (2) 405.58 nm에서 철의 피크 면적으로 분석 물 피크의 면적 비로 영역을...

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

토양에 닮은 LIBS 검출 기능은 펄스 에너지 및 타이밍 파라미터의 범위를 사용하여 시험 하였다. 교정 곡선은 다른 매개 변수에 대한 검출 한계 및 감도를 결정하는 데 사용 하였다. 일반적으로, 결과는 낮은 펄스 에너지 및 비 게이트 탐지를 사용하여 탐지 기능에 상당한 감소가없는 것으로 나타났다.

토양 닮은를 사용하여 펄스 에너지 및 타이밍 매개 변수에 대한 레이저 유도 내역 분광학 결과의 의존

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

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

비행의 레이저 탈착 / 이온화 시간 본래대로 단백질의 (MALDI-TOF) 질량 분광 분석 매트릭스를 이용한 큰 100 kDa의

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

연구

화학

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