Сравнение время-разрешенных и поляризационно-разрешенных спектров лазерно-эмиссионной плазмы алюминиевого сплава

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. 

1. N. Hans, D. W. Omenetto, Appl. Spectrosc., 64, 335A (2010).

2. 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).

3. F. Anabitarte, A. Cobo, J. M. Lopez-Higuera, ISRN Spectrosc., 1 (2012).

4. M. A. Khater, Opt. Spectrosc., 115, 574 (2013).

5. A. Eslami Majd, A. S. Arabanian, R. Massudi, Opt. Lasers Eng., 48, 750 (2010).

6. Y. Zhao, S. Singha, Y. Liu, R. J. Gordon, Opt. Lett., 34, 494 (2009).

7. H. M. Milchberg, J. C. Weisheit, Phys. Rev. A, 26, 1023 (1982).

8. A. K. Sharma, R. K. Thareja, Appl. Surf. Sci., 253, 3113 (2007).

9. N. Farid, S. S. Harilal, H. Ding, A. Hassanein, J. Appl. Phys., 115, 1 (2014).

10. 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).

11. M. E. Asgill, H. Y. Moon, N. Omenetto, D. W. Hahn, Spectrochim. Acta B: At. Spectrosc., 65, 1033 (2010).

12. J. Kim, D. E. Kim, Phys. Rev. E - Stat. Nonlinear, Soft Matter Phys., 66, 1 (2002).

13. G. A. Wubetu, H. Fiedorowicz, J. T. Costello, T. J. Kelly, Phys. Plasmas, 24, 013105 (2017).

14. 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).

15. https://physics.nist.gov/PhysRefData/ASD/lines_form.html.

16. A. K. Sharma, R. K. Thareja, J. Appl. Phys., 98, 033304 (2005).

17. J. S. Penczak, Y. Liu, R. J. Gordon, Opt. Lett., 34, 494 (2009).

18. J. P. Singh, S. N. Thanku, Laser Induced Breakdown Spectroscopy, Elsevier (2007).

19. A. W. Allen, M. Blaha, W. W. Jones, A. Sanchez, H. R. Griem, Phys. Rev. A, 11, 477 (1975).

20. J. Dardis, Interactions Of Intense Optical and Extreme-Ultraviolet Lasers with Atoms and Solids, PhD Thesis, Dublin City University (2009).

21. C. Fallon, Optical Diagnostics of Colliding Laser Produced Plasmas: Towards Next Generation Plasma Light Sources, PhD Thesis, Dublin City University (2013).