Limits of Detection of Chemical Elements in an Aqueous Aerosol in Filament-Induced Breakdown Spectroscopy
Abstract
The capabilities offilament-induced breakdown spectroscopy for the analysis of the elemental composition of water aerosols were estimated. The diameter of water aerosol droplets in the atmosphere was 0.8-2.0 pm. The emission lines of the chemical elements were excited by filamentation offemtosecond laser pulses (60 fs, 800 nm, 4.4 mJ) in the weak focusing mode by a lens with a focal length of 500 mm. The obtained limits of detection for Al (396.15 nm), Ba (553.35 nm), Ca (422.67 nm), Mg (285.21 nm), Na (588.99 nm), and Mn (403.08 nm) in a water aerosol were 12.1, 41.7, 10.0, 7.3, 0.7, and 32.2 mg/L, respectively.
About the Authors
S. S. GolikRussian Federation
Vladivostok, 690041; Russky Island, Vladivostok, 690922
A. Yu. Mayor
Russian Federation
Vladivostok, 690041; Russky Island, Vladivostok, 690922
V. V. Lisitsa
Russian Federation
Vladivostok, 690041; Russky Island, Vladivostok, 690922
Yu. S. Tolstonogova
Russian Federation
Vladivostok, 690041; Russky Island, Vladivostok, 690922
A. A. Ilyin
Russian Federation
Vladivostok, 690041; Russky Island, Vladivostok, 690922
А. V. Borovskiy
Russian Federation
Russky Island, Vladivostok, 690922
O. A. Bukin
Russian Federation
Russky Island, Vladivostok, 690922
References
1. U. Baltensperger, J. Dommen, M. R. Alfarra, J. Duplissy, K. Gaeggeler, A. Metzger, M. C. Facchi-ni, S. Decesari, E. Finessi, C. Reinnig, M. Schott, J. Warnke, T. Hoffmann, B. Klatzer, H. Puxbaum,
2. M. Geiser, M. Savi, D. Lang, M. Kalberer, T. Geiser. J. Aerosol Med. and Pulmonary Drug Delivery, 21, N 1 (2008) 145—154
3. S. Tsunogai O. Saito, K. Yamada, S. Nakaya. Ocean. and Atm., 77, N 27 (1972) 5283—5292
4. I. Mattis, A. Ansmann, D. Muller, U. Wandinger, D. Althausen. Aerosol and Cloud, 109, N 13 (2004) 1—15
5. K. A. Shmirko, V. V. Lisitsa, A. N. Pavlov, S. Yu. Stolyarchuk. Proc. SPIE, 10833 (2018) 1083350
6. C. Bockmann, I. Mironova, D. Muller, L. Schneidenbach, R. Nessler. J. Opt. Soc. Am. A, 22, N 3 (2005) 518—528
7. T. Nishizawa, N. Sugimoto, I. Matsui, A. Shimizu, B. Tatarov, H. Okamoto. IEEE Transact. Geosci. Remote Sens., 46, N 12 (2008) 4094—4103
8. S. L. Chin, H. L. Xu, Q. Luo, F. Theberge, W. Liu, J. F. Daigle, Y. Kamali, P. T. Simard, J. Bernhardt, S. A. Hosseini, M. Sharifi, G. Mejean, A. Azarm, C. Marceau, O. Kosareva, V. P. Kandidov, N. Akozbek, A. Becker, G. Roy, P. Mathieu, J. R. Simard, M. Chateauneuf, J. Dubois. Appl. Phys. B, 95, N 1 (2009) 1—12
9. A. Braun, G. Korn, X. Liu, D. Du, J. Squier, G. Mourou. Opt. Lett., 20, N 1 (1995) 73—75
10. A. Becker, N. Akozbek, K. Vijayalakshmi, E. Oral, C. M. Bowden, S. L. Chin. Appl. Phys. B, 73, N 3 (2001) 287—290
11. A. A. Ilyin, S. S. Golik, K. A. Shmirko, A. Yu. Mayor, D. Yu. Proschenko, Yu. N. Kulchin. Quantum Electron., 48, N 2 (2018) 149—156
12. Д. В. Апексимов, Ю. Э. Гейнц, А. А. Землянов, А. М. Кабанов, Г. Г. Матвиенко, А. Н. Степанов, Н. С. Захаров, С. В. Холод. Опт. атм. и океана, 22, № 11 (2009) 1035—1041
13. Д. В. Апексимов, О. А. Букин, С. С. Голик, А. А. Землянов, А. М. Кабанов, О. И. Кучинская, Г. Г. Матвиенко, В. К. Ошлаков, А. В. Пектров, Е. Б. Соколова, Е. Е. Хорошаева. Материалы XXIV Всерос. науч. конф. “Распространение радиоволн” (РРВ-24), Иркутск (2014) 131—134
14. H. L. Xu, S. Leang Chin. Sensors, 11, N 1 (2011) 32—53
15. J.-F. Daigle, G. Mejean, W. Liu, F. Theberge, H. L. Xu, Y. Kamali, J. Bernhardt, A. Azarm, Q. Sun, P. Mathieu, G. Roy, J.-R. Simard, S. L. Chin. Appl. Phys., 87 (2007) 749
16. H. L. Xu, W. Liu, S. L. Chin. Opt. Lett., 31, N 10 (2006) 1540—1542
17. J. F. Daigle, P. Mathieu, G. Roy, J. R. Simard, S. L. Chin. Opt. Commun., 278, N 1 (2007) 147—152
18. В. И. Таланов. Письма в ЖЭТФ, 11, № 6 (1970) 303
19. W. Liu, Q. Luo, S. L. Chin. Chin. Opt. Lett., 1, N 1 (2003) 56—59
20. A. Talebpour, M. Abdel-Fattah, S. L. Chin. Opt. Commun., 183, N 5-6 (2000) 479
21. J. Kasparian, R. Sauerbrey, S. L. Chin. Appl. Phys. B, 71, N 6 (2000) 877—879
22. F. Theberge, W. Liu, P. Tr. Simard, A. Becker, S. L. Chin. Phys. Rev., 74, N 3 (2006) 036406(1—7)
23. S. S. Golik, O. A. Bukin, A. A. Il’in, E. B. Sokolova, A. V. Kolesnikov, M. Y. Babiy, Y. N. Kul’chin, A. A. Gal’chen-ko. J. Appl. Spectr., 79, N 3 (2012) 471—476
24. С. С. Голик, В. В. Лисица, А. Ю. Майор, А. А. Ильин, Ю. С. Толстоногова, А. В. Боровский, Н. Н. Голик, Д. Ю. Прощенко, М. Ю. Бабий. Междунар. исслед. журн., 11, № 89 (2019) 6—7
25. M. Evans, N. Hastings, B. Peacock. Statistical Distributions, John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, New Jersey (2000)
26. Д. Кремерс, Л. Радзиемски. Лазерно-искровая эмиссионная спектроскопия, Москва, Техносфера (2009)
27. G. L. Long, J. D. Winefordner. Anal. Chem., 55, N 7 (1983) 712A—724A
28. A. A. Ilyin, S. S. Golik. Spectrochim. Acta B, 87 (2013) 192
Review
For citations:
Golik S.S., Mayor A.Yu., Lisitsa V.V., Tolstonogova Yu.S., Ilyin A.A., Borovskiy А.V., Bukin O.A. Limits of Detection of Chemical Elements in an Aqueous Aerosol in Filament-Induced Breakdown Spectroscopy. Zhurnal Prikladnoii Spektroskopii. 2021;88(2):275-281. (In Russ.)