zhpsЖурнал прикладной спектроскопииZhurnal Prikladnoii Spektroskopii0514-7506B. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Scienceszhps-1228Research ArticleАННОТАЦИИ АНГЛОЯЗЫЧНЫХ СТАТЕЙABSTRACTS ENGLISH-LANGUAGE ARTICLESСравнение время-разрешенных и поляризационно-разрешенных спектров лазерно-эмиссионной плазмы алюминиевого сплаваComparison of LIBS and Polarization Resolved LIBS Emission Spectra for Aluminium AlloyWubetuG. A.WubetuG. A.

Бахир Дар;

Аддис-Абеба

getasew.admasu@bdu.edu.et

Bahir Dar;

Addis Ababa

getasew.wubetu2@mail.dcu.ieCostelloJ. T.CostelloJ. T.

Гласневин, Дублин

Glasnevin, Dublin

KellyT. J.KellyT. J.

Голуэй

Galway

WachulakP.WachulakP.

Варшава

Warsaw

BartnikA.BartnikA.

Варшава

Warsaw

SkrzeczanowskiW.SkrzeczanowskiW.

Варшава

Warsaw

FiedorowiczH.FiedorowiczH.

Варшава

Warsaw

Колледж естественных наук Университета Бахир Дар; Колледж естественных и вычислительных наук Аддис-Абебского университетаDepartment of Physics, College of Science at Bahir Dar University Bahir Dar; Department of Physics, College of Natural and Computational Science at Addis Ababa UniversityНациональный центр плазменной науки и технологии (NCPST) и школа физических наук Дублинского городского университетаNational Centre for Plasmas Science and Technology (NCPST) and School of Physical Science at Dublin City UniversityАтлантический технологический университетDepartment of Computer Science and Applied Physics, Atlantic Technological UniversityИнститут оптоэлектроники, Военный технологический университет (MUT)Institute of Optoelectronics, Military University of Technology (MUT)202304022023901114114Copyright © Wubetu G.A., Costello J.T., Kelly T.J., Wachulak P., Bartnik A., Skrzeczanowski W., Fiedorowicz H., 20232023Wubetu G.A., Costello J.T., Kelly T.J., Wachulak P., Bartnik A., Skrzeczanowski W., Fiedorowicz H.Wubetu G.A., Costello J.T., Kelly T.J., Wachulak P., Bartnik A., Skrzeczanowski W., Fiedorowicz H.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://zhps.ejournal.by/jour/article/view/1228

Методами оптической эмиссионной спектроскопии с временным (LIBS) и поляризационным разрешением (PRLIBS) исследована лазерная плазма, сформированная на сплавах алюминия, в видимой области в воздушной атмосфере при давлении 10–4 мбар. Спектральное отношение сигнал-фон значительно увеличивается для PRLIBS по сравнению с LIBS для линии излучения 415 нм Mn, присутствующего в образце в следовой концентрации. Результаты интерпретированы в рамках излучательно-рекомбинирующей плазмы, в которой свободные электроны захватываются ионами для излучения. Степень поляризации для матричных линий Al0 (396.15 нм) и Al2+ (569.6 нм) определяется количественно с использованием соседних неполяризованных линий излучения. Параметры плазмы измеряются и сравниваются со степенью поляризации для определения доминирующего механизма поляризованного излучения. Показано, что PRLIBS является полезным и простым дополнением, способным улучшить экспериментальную производительность LIBS. 

Time and polarization resolved optical emission spectroscopy of laser-produced plasmas formed on Al alloys has been studied in the visible spectral range at a background air pressure of 10−4 mbar. A comparative experimental investigation has been made between the results obtained from the polarization-resolved laser-induced breakdown spectroscopy (PRLIBS) and those obtained for the unresolved case (denoted simply as LIBS here). The spectral signal-to-background ratio (SBR) is increased significantly for PRLIBS compared with LIBS for the Mn emission line at a wavelength of 415 nm, which had trace concentrations in the sample. The results have been interpreted within the framework of radiatively recombining plasma where free electrons are captured by ions to emit radiation. In addition, the degree of polarization is quantified for two matrix lines, namely Al0 (at 396.15 nm) and Al2+ (569.6 nm) by using neighbouring unpolarised emission lines. The plasma parameters are measured and compared with the degree of polarization to determine the dominant mechanism for the polarised emission. Thus, from these results, we feel confident that PRLIBS is a useful and simple addition, capable of improving experimental LIBS performance. 

лазерно-искровая эмиссионная спектроскопиялазерно-искровая эмиссионная спектроскопия с поляризационным разрешениемотношение сигнал-фонпредел обнаруженияизлучательная рекомбинацияlaser-induced breakdown spectroscopypolarization-resolved laser-induced breakdown spectroscopysignal-to-background ratiolimit of detectionradiative recombinationThe work is supported by the Education, Audio-Visual and Culture Executive Agency (EACEA) Erasmus Mundus Joint Doctorate Programme EXTATIC (Project No. 2012-0033), Science Foundation Ireland (Grants Nos. 16/RI/3696 and 19/FFP/6956), and the Sustainable Energy Authority of Ireland (SEAI) (Grant No. 19/RDD/556). The work is associated with COST Action CA17126. TJK wishes to acknowledge support from the GMIT PIRATE project.ReferencesN. Hans, D. W. Omenetto, Appl. Spectrosc., 64, 335A (2010).N. Hans, D. W. Omenetto, Appl. Spectrosc., 64, 335A (2010).N. Lucas, The Application of Laser Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) to the Analysis of Geological Samples in Simulated Extra-Terrestrial Atmospheric Environments, PhD Thesis, Institute for Materials Research, University of Salford, Salford, UK (2007).N. Lucas, The Application of Laser Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) to the Analysis of Geological Samples in Simulated Extra-Terrestrial Atmospheric Environments, PhD Thesis, Institute for Materials Research, University of Salford, Salford, UK (2007).F. Anabitarte, A. Cobo, J. M. Lopez-Higuera, ISRN Spectrosc., 1 (2012).F. Anabitarte, A. Cobo, J. M. Lopez-Higuera, ISRN Spectrosc., 1 (2012).M. A. Khater, Opt. Spectrosc., 115, 574 (2013).M. A. Khater, Opt. Spectrosc., 115, 574 (2013).A. Eslami Majd, A. S. Arabanian, R. Massudi, Opt. Lasers Eng., 48, 750 (2010).A. Eslami Majd, A. S. Arabanian, R. Massudi, Opt. Lasers Eng., 48, 750 (2010).Y. Zhao, S. Singha, Y. Liu, R. J. Gordon, Opt. Lett., 34, 494 (2009).Y. Zhao, S. Singha, Y. Liu, R. J. Gordon, Opt. Lett., 34, 494 (2009).H. M. Milchberg, J. C. Weisheit, Phys. Rev. A, 26, 1023 (1982).H. M. Milchberg, J. C. Weisheit, Phys. Rev. A, 26, 1023 (1982).A. K. Sharma, R. K. Thareja, Appl. Surf. Sci., 253, 3113 (2007).A. K. Sharma, R. K. Thareja, Appl. Surf. Sci., 253, 3113 (2007).N. Farid, S. S. Harilal, H. Ding, A. Hassanein, J. Appl. Phys., 115, 1 (2014).N. Farid, S. S. Harilal, H. Ding, A. Hassanein, J. Appl. Phys., 115, 1 (2014).J. C. Kieffer, J. P. Matte, M. Chaker, Y. Beaudoin, C. Y. Chien, S. Coe, G. Mourou, J. Dubau, M. K. Inal, Phys. Rev. E, 48, 4648 (1993).J. C. Kieffer, J. P. Matte, M. Chaker, Y. Beaudoin, C. Y. Chien, S. Coe, G. Mourou, J. Dubau, M. K. Inal, Phys. Rev. E, 48, 4648 (1993).M. E. Asgill, H. Y. Moon, N. Omenetto, D. W. Hahn, Spectrochim. Acta B: At. Spectrosc., 65, 1033 (2010).M. E. Asgill, H. Y. Moon, N. Omenetto, D. W. Hahn, Spectrochim. Acta B: At. Spectrosc., 65, 1033 (2010).J. Kim, D. E. Kim, Phys. Rev. E - Stat. Nonlinear, Soft Matter Phys., 66, 1 (2002).J. Kim, D. E. Kim, Phys. Rev. E - Stat. Nonlinear, Soft Matter Phys., 66, 1 (2002).G. A. Wubetu, H. Fiedorowicz, J. T. Costello, T. J. Kelly, Phys. Plasmas, 24, 013105 (2017).G. A. Wubetu, H. Fiedorowicz, J. T. Costello, T. J. Kelly, Phys. Plasmas, 24, 013105 (2017).G. A. Wubetu, T. J. Kelly, P. Hayden, H. Fiedorowicz, W. Skrzeczanowski, J. T. Costello, J. Phys. B At. Mol. Opt. Phys., 53, 065701 (2020).G. A. Wubetu, T. J. Kelly, P. Hayden, H. Fiedorowicz, W. Skrzeczanowski, J. T. Costello, J. Phys. B At. Mol. Opt. Phys., 53, 065701 (2020).https://physics.nist.gov/PhysRefData/ASD/lines_form.html.https://physics.nist.gov/PhysRefData/ASD/lines_form.html.A. K. Sharma, R. K. Thareja, J. Appl. Phys., 98, 033304 (2005).A. K. Sharma, R. K. Thareja, J. Appl. Phys., 98, 033304 (2005).J. S. Penczak, Y. Liu, R. J. Gordon, Opt. Lett., 34, 494 (2009).J. S. Penczak, Y. Liu, R. J. Gordon, Opt. Lett., 34, 494 (2009).J. P. Singh, S. N. Thanku, Laser Induced Breakdown Spectroscopy, Elsevier (2007).J. P. Singh, S. N. Thanku, Laser Induced Breakdown Spectroscopy, Elsevier (2007).A. W. Allen, M. Blaha, W. W. Jones, A. Sanchez, H. R. Griem, Phys. Rev. A, 11, 477 (1975).A. W. Allen, M. Blaha, W. W. Jones, A. Sanchez, H. R. Griem, Phys. Rev. A, 11, 477 (1975).J. Dardis, Interactions Of Intense Optical and Extreme-Ultraviolet Lasers with Atoms and Solids, PhD Thesis, Dublin City University (2009).J. Dardis, Interactions Of Intense Optical and Extreme-Ultraviolet Lasers with Atoms and Solids, PhD Thesis, Dublin City University (2009).C. Fallon, Optical Diagnostics of Colliding Laser Produced Plasmas: Towards Next Generation Plasma Light Sources, PhD Thesis, Dublin City University (2013).C. Fallon, Optical Diagnostics of Colliding Laser Produced Plasmas: Towards Next Generation Plasma Light Sources, PhD Thesis, Dublin City University (2013).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.