zhpsЖурнал прикладной спектроскопииZhurnal Prikladnoii Spektroskopii0514-7506B. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Scienceszhps-1800Research ArticleЛАЗЕРНАЯ СПЕКТРОСКОПИЯLASER SPECTROSCOPYСистема флуоресцентного зондирования лазерной плазмы с высоким пространственным разрешениемSystem for Fluorescence Probing of Laser Plasma with High Spatial ResolutionЗакускинА. С.ZakuskinA. S.

Москва

Moscow

ЛабутинТ. А.LabutinT. A.

Москва

Moscow

timurla@laser.chem.msu.ruМосковский государственный университет имени М. В. ЛомоносоваM. V. Lomonosov Moscow State University202527032025922145151Copyright © Закускин А.С., Лабутин Т.А., 20252025Закускин А.С., Лабутин Т.А.Zakuskin A.S., Labutin T.A.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/1800

Создана система для измерения лазерно-индуцированной флуоресценции с высоким пространственным разрешением. На примере атомной флуоресценции алюминия показана возможность проведения измерений в режиме насыщенной флуоресценции с разрешением не менее 0.2 мм в период существования плазмы 1—50 мкс после испаряющего импульса. Такое разрешение обеспечивает высокую плотность сканирования в пределах сечения лазерного факела на всех этапах эволюции плазмы, при этом диаметр перетяжки возбуждающего излучения значительно меньше сечения. Разработанная система использована для измерений флуоресценции с высоким пространственным разрешением, которые позволяют оценивать размер лазерной плазмы, а также изучать ее эволюцию во времени.

A system for spatially resolved measurements of laser-induced fluorescence in laser plasma has been developed. Using aluminum atomic fluorescence as an example, it has been demonstrated that measurements of saturated fluorescence can be conducted during the plasma lifetime, which ranges from 1 to 50 microseconds after the ablation pulse, with a spatial resolution of at least 0.2 mm. This approach enables scanning with high resolution across the cross-section of the laser plume throughout its evolution, with the diameter of the excitation beam waist being significantly smaller than the cross-section. The developed system has been successfully used for fluorescence measurements with high spatial resolution, allowing the assessment of laser plasma size and the investigation of its temporal evolution.

лазерно-индуцированная плазмаатомная флуоресценциялазерно-индуцированная флуоресцентная спектрометрияизмерения с пространственным разрешениемlaser-induced plasmaatomic fluorescencelaser-induced fluorescence spectrometryspatially resolved measurementsЭкспериментальные работы по зондированию лазерной плазмы выполнены при финансовой поддержке Российского научного фонда в рамках проекта № 23-13-00207, расчет оптической системы выполнен в рамках госзадания МГУ (тема 1022040500351-5-1.4.3).ReferencesA. Shimoura, T. Mochizuki, S. Miyamoto, S. Amano, T. Uyama. Appl. Phys. Lett., 75, N 14 (1999) 2026—2028 [2]A. Shimoura, T. Mochizuki, S. Miyamoto, S. Amano, T. Uyama. Appl. Phys. Lett., 75, N 14 (1999) 2026—2028K. Y. Kim, A. J. Taylor, J. H. Glownia, G. Rodriguez. Nat. Photon., 2, N 10 (2008) 605—609K. Y. Kim, A. J. Taylor, J. H. Glownia, G. Rodriguez. Nat. Photon., 2, N 10 (2008) 605—609F. A. Ilkov, L. S. Ilkova, S. L. Chin. Opt Lett., 18, N 9 (1993) 681—683F. A. Ilkov, L. S. Ilkova, S. L. Chin. Opt Lett., 18, N 9 (1993) 681—683P. Y. Meslin, O. Gasnault, O. Forni, S. Schroder, A. Cousin, G. Berger, S. M. Clegg, J. Lasue, S. Maurice, V. Sautter, S. Le Mouelic, R. C. Wiens, C. Fabre, W. Goetz, D. Bish, N. Mangold, B. Ehlmann, N. Lanza, A. M. Harri, R. Anderson, E. Rampe, T. H. McConnochie, P. Pinet, D. Blaney, R. Leveille, D. Archer, B. Barraclough, S. Bender, D. Blake, J. G. Blank, N. Bridges, B. C. Clark, L. DeFlores, D. Delapp, G. Dromart, M. D. Dyar, M. Fisk, B. Gondet, J. Grotzinger, K. Herkenhoff, J. Johnson, J. L. Lacour, Y. Langevin, L. Leshin, E. Lewin, M. B. Madsen, N. Melikechi, A. Mezzacappa, M. A. Mischna, J. E. Moores, H. Newsom, A. Ollila, R. Perez, N. Renno, J. B. Sirven, R. Tokar, M. de la Torre, L. d’Uston, D. Vaniman, A. Yingst, M. S. Team. Science, 341, N 6153 (2013)P. Y. Meslin, O. Gasnault, O. Forni, S. Schroder, A. Cousin, G. Berger, S. M. Clegg, J. Lasue, S. Maurice, V. Sautter, S. Le Mouelic, R. C. Wiens, C. Fabre, W. Goetz, D. Bish, N. Mangold, B. Ehlmann, N. Lanza, A. M. Harri, R. Anderson, E. Rampe, T. H. McConnochie, P. Pinet, D. Blaney, R. Leveille, D. Archer, B. Barraclough, S. Bender, D. Blake, J. G. Blank, N. Bridges, B. C. Clark, L. DeFlores, D. Delapp, G. Dromart, M. D. Dyar, M. Fisk, B. Gondet, J. Grotzinger, K. Herkenhoff, J. Johnson, J. L. Lacour, Y. Langevin, L. Leshin, E. Lewin, M. B. Madsen, N. Melikechi, A. Mezzacappa, M. A. Mischna, J. E. Moores, H. Newsom, A. Ollila, R. Perez, N. Renno, J. B. Sirven, R. Tokar, M. de la Torre, L. d’Uston, D. Vaniman, A. Yingst, M. S. Team. Science, 341, N 6153 (2013)S. Vijayan, K. B. Kimi, A. Chavan, R. Aditi, U. Thahira, V. Rama Subramanian, R. K. Sinha, Amitabh, S. Vadawale, M. Shanmugam, N. P. S. Mithun, A. R. Patel, S. Amit Basu, K. V. Iyer, K. Suresh, A. Prashar, G. Rima, A. Bhardwaj. Icarus10.1016/j.icarus.2024.116329 (2024).S. Vijayan, K. B. Kimi, A. Chavan, R. Aditi, U. Thahira, V. Rama Subramanian, R. K. Sinha, Amitabh, S. Vadawale, M. Shanmugam, N. P. S. Mithun, A. R. Patel, S. Amit Basu, K. V. Iyer, K. Suresh, A. Prashar, G. Rima, A. Bhardwaj. Icarus10.1016/j.icarus.2024.116329 (2024).E. P. Milley, R. L. Hawkes, J. M. Ehrman. Monthly Notices Royal Astronom. Soc., 382, N 1 (2007) L67—L71E. P. Milley, R. L. Hawkes, J. M. Ehrman. Monthly Notices Royal Astronom. Soc., 382, N 1 (2007) L67—L71С. И. Анисимов, Б. С. Лукьянчук. Успехи физ. наук, 172, N 3 (2002) 301—333S. I. Anisimov, B. S. Luk’yanchuk. Uspekhi Fizicheskih Nauk, 172, N 3 (2002)E. A. Ershov-Pavlov, K. Y. Katsalap, K. L. Stepanov, Y. A. Stankevich. Spectrochim. Acta, B, 63, N 10 (2008) 1024—1037E. A. Ershov-Pavlov, K. Y. Katsalap, K. L. Stepanov, Y. A. Stankevich. Spectrochim. Acta, B, 63, N 10 (2008) 1024—1037S. V. Shabanov, I. B. Gornushkin. Spectrochim. Acta, B, 100 (2014) 147—172S. V. Shabanov, I. B. Gornushkin. Spectrochim. Acta, B, 100 (2014) 147—172B. C. Castle, K. Visser, B. W. Smith, J. D. Winefordner. Appl. Spectrosc., 51, N 7 (1997) 1017—1024B. C. Castle, K. Visser, B. W. Smith, J. D. Winefordner. Appl. Spectrosc., 51, N 7 (1997) 1017—1024R. A. Al-Wazzan, J. M. Hendron, T. Morrow. Appl. Surface Sci., 96-98 (1996) 170—174R. A. Al-Wazzan, J. M. Hendron, T. Morrow. Appl. Surface Sci., 96-98 (1996) 170—174P. X. Ran, H. M. Hou, S. N. Luo. J. Anal. At. Spectrom., 32, N 11 (2017) 2254—2262P. X. Ran, H. M. Hou, S. N. Luo. J. Anal. At. Spectrom., 32, N 11 (2017) 2254—2262А. Н. Зайдель. Атомно-флуоресцентный анализ: Физические основы метода, Москва, Наука (1980)А. Н. Зайдель. Атомно-флуоресцентный анализ: Физические основы метода, Москва, Наука (1980)M. A. Bolshov, A. V. Zybin, I. I. Smirenkina. Spectrochim. Acta, B: At. Spectrosc., 36, N 12 (1981) 1143—1152M. A. Bolshov, A. V. Zybin, I. I. Smirenkina. Spectrochim. Acta, B: At. Spectrosc., 36, N 12 (1981) 1143—1152J. Sneddon, T. L. Thiem, Y.-I. Lee. Lasers in Analytical Atomic Spectroscopy, New York, VCH (1997) xii, 275J. Sneddon, T. L. Thiem, Y.-I. Lee. Lasers in Analytical Atomic Spectroscopy, New York, VCH (1997) xii, 275M. Miyabe, M. Oba, H. Iimura, K. Akaoka, A. Khumaeni, M. Kato, I. Wakaida. Spectrochim. Acta, B, 110 (2015) 101—117M. Miyabe, M. Oba, H. Iimura, K. Akaoka, A. Khumaeni, M. Kato, I. Wakaida. Spectrochim. Acta, B, 110 (2015) 101—117X. S. Bai, Q. L. Ma, M. Perrier, V. Motto-Ros, D. Sabourdy, L. Nguyen, A. Jalocha, J. Yu. Spectrochim. Acta, B, 87 (2013) 27—35X. S. Bai, Q. L. Ma, M. Perrier, V. Motto-Ros, D. Sabourdy, L. Nguyen, A. Jalocha, J. Yu. Spectrochim. Acta, B, 87 (2013) 27—35K. Sasaki, S. Matsui, H. Ito, K. Kadota. J. Appl. Phys., 92, N 11 (2002) 6471—6476K. Sasaki, S. Matsui, H. Ito, K. Kadota. J. Appl. Phys., 92, N 11 (2002) 6471—6476В. С. Бураков, Н. В. Тарасенко, Н. А. Чепцова. Журн. прикл. спектр., 56, № 5-6 (1992) 837—842V. S. Burakov, N. V. Tarasenko, N. A. Cheptsova. J. Appl. Spectr., 56 (1992) 518—522А. С. Закускин, Б. Г. Бегларян, Т. А. Лабутин. Журн. прикл. спектр., 89, № 6 (2022) 777—781A. S. Zakuskin, B. G. Beglaryan, T. A. Labutin. J. Appl. Spectr., 89 (2022) 1035—1039Б. Г. Бегларян, А. С. Закускин, Т. А. Лабутин. Опт. и спектр., 130, № 8 (2022) 1137—1141Б. Г. Бегларян, А. С. Закускин, Т. А. Лабутин. Опт. и спектр., 130, № 8 (2022) 1137—1141B. G. Beglaryan, A. S. Zakuskin, S. M. Zaytsev, T. A. Labutin. Plasma Sources Sci. Technol., 33, N 7 (2024)B. G. Beglaryan, A. S. Zakuskin, S. M. Zaytsev, T. A. Labutin. Plasma Sources Sci. Technol., 33, N 7 (2024)W. Sdorra, K. Niemax. Spectrochim. Acta, B: At. Spectrosc., 45, N 8 (1990) 917—926W. Sdorra, K. Niemax. Spectrochim. Acta, B: At. Spectrosc., 45, N 8 (1990) 917—926V. S. Burakov, N. V. Tarasenko, N. A. Savastenko. Spectrochim. Acta, B, 56, N 6 (2001) 961—971V. S. Burakov, N. V. Tarasenko, N. A. Savastenko. Spectrochim. Acta, B, 56, N 6 (2001) 961—971H. Loudyi, K. Rifai, S. Laville, F. Vidal, M. Chaker, M. Sabsabi. J. Anal. At. Spectrom., 24, N 10 (2009) 1421—1428H. Loudyi, K. Rifai, S. Laville, F. Vidal, M. Chaker, M. Sabsabi. J. Anal. At. Spectrom., 24, N 10 (2009) 1421—1428I. B. Gornushkin, S. A. Baker, B. W. Smith, J. D. Winefordner. Spectrochim. Acta, B, 52, N 11 (1997) 1653—1662I. B. Gornushkin, S. A. Baker, B. W. Smith, J. D. Winefordner. Spectrochim. Acta, B, 52, N 11 (1997) 1653—1662C. M. Li, Z. Q. Hao, Z. M. Zou, R. Zhou, J. M. Li, L. B. Guo, X. Y. Li, Y. F. Lu, X. Y. Zeng. Opt. Express, 24, N 8 (2016) 7850—7857C. M. Li, Z. Q. Hao, Z. M. Zou, R. Zhou, J. M. Li, L. B. Guo, X. Y. Li, Y. F. Lu, X. Y. Zeng. Opt. Express, 24, N 8 (2016) 7850—7857S. M. Zaytsev, A. M. Popov, N. B. Zorov, T. A. Labutin. J. Instrum., 9, N 6 (2014) P06010S. M. Zaytsev, A. M. Popov, N. B. Zorov, T. A. Labutin. J. Instrum., 9, N 6 (2014) P06010А. Н. Зайдель. Атомно-флуоресцентный анализ, Ленинград, Химия (1983)А. Н. Зайдель. Атомно-флуоресцентный анализ, Ленинград, Химия (1983)S. S. Harilal, N. L. LaHaye, M. C. Phillips. Opt. Lett., 41, N 15 (2016) 3547—3550S. S. Harilal, N. L. LaHaye, M. C. Phillips. Opt. Lett., 41, N 15 (2016) 3547—3550S. M. Zaytsev, A. M. Popov, T. A. Labutin. Spectrochim. Acta, B, 158 (2019) 105632S. M. Zaytsev, A. M. Popov, T. A. Labutin. Spectrochim. Acta, B, 158 (2019) 105632

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