Оперативный контроль загрязнений водных акваторий методом лазерной искровой спектроскопии

• Автор: Бауло, Елена Николаевна
• Шифр специальности: 11.00.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Владивосток
• Количество страниц: 122 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Основные условные обозначения, индексы и сокращения
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА I. Современные физико-химические методы контроля содержания микроэлементов в жидкостях
1.1. Традиционные методы наблюдения и контроля загрязнения водных сред
1.2. Особенности оптических методов определения концентраций химических элементов
1.3. Предпосылки создания метода лазерной искровой спектроскопии
ГЛАВА II. Аппаратный комплекс для реализации метода лазерной искровой спектроскопии (ЛИС)
2.1. Метод лазерной искровой спектроскопии (ЛИС) для определения элементного состава конденсированных сред
2.2. Лазерный источник для реализации метода ЛИС в задачах исследования загрязнения жидкостей
2.3. Спектрометр и автоматизированная система обработки экспериментальных данных при регистрации загрязнения жидких
сред
ГЛАВА III. Характеристики лазерной плазмы, генерируемой на поверхности многокомпонентных жидкостей.
3.1. Исследование процессов формирования эмиссионных спектров лазерной плазмы, генерируемой на поверхности жидкости
3.2. Смещение центров эмиссионных линий при возбуждении лазерной плазмы на поверхности твердой мишени, расположенной в нормальной атмосфере
3.3. Методика двухимпульсного возбуждения лазерной плазмы для
анализа загрязнения жидких сред с помощью ЛИС
ГЛАВА IV. Результаты оперативного контроля загрязнений водных сред методом ЛИС.
4.1. Исследования элементного состава модельных растворов
4.2. Выбор оптимальных характеристик метода ЛИС
4.3. Экспериментальное определение элементного состава реальных
сточных вод
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЕ

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СИМВОЛЫ
К - контраст, безразмерная величина;
Ьэф - эффективная длина резонатора, м;
И. - коэффициент отражения, %;
N - число зон Френеля;
ао, &2 - поперечные сечения пучка на зеркалах резонатора, м;
1 - интенсивность эмиссионных линий, от.ед.;
Л Т - временная задержка импульсов, с;
Т - длительность импульсов, с;
ДАш - полуширина линий, 1 А = 1.0']° м;
X - длина волны, А;
1г - высота расположения наблюдаемого объема плазмы над поверхностью мишени, м; с - концентрация, мг/л;
1хк - интенсивность аналитической атомной линии, от.ед.; ДА,8- сдвиг центров эмиссионных линий, А;
ДА11/2- резонансное уширение, А; е - заряд электрона, Кл; ше - масса электрона, кг;
gь g2 - статистические веса нижнего и верхнего уровня; к - отношение штарковских полуширин;
С4 - константа квадратичного штарк-эффекта;
Те - электронная температура, эВ;
<1 - сдвиг линий, А; а - параметр ионного уширения;
Ые - электронная плотность, см'3;
2 - заряд иона;
На рис. 2.4. а и б представлены результаты измерения распределения интенсивности лазерного излучения - а и последующего усиления одним каскадом усилителя - б, по поперечному сечению для лазера, работающего в режиме излучения ТЕМооц моды. Очень важно соблюдать эти условия распределения интенсивности лазерного излучения, так как они определяют условия работы всей оптической системы экспериментальной установки.
Большое значение для выбора оптимальных характеристик спектрометра ЛИС имеет временная форма и длительность лазерного импульса. Так, в работе [20] было показано, что при реализации метода ЛИС для анализа элементного состава морской воды, максимальный контраст регистрируемых эмиссионных линий элементов в лазерной плазмы, на фоне широкополосного рекомбинационного излучения плазмы, можно увеличить, если применять многоимпульсное возбуждение. В этом случае, в процессе лазерного пробоя участвуют два лазерных импульса, первый - импульс свободной генерации длительностью порядка 200 мкс, и второй - гигантский импульс длительностью порядка 20 не. Лазерный пробой инициируется непосредственно гигантским импульсом, который воздействует на поверхность через некоторую задержку ДТ относительно начала воздействия импульса свободной генерации. Оптимальная задержка, при которой контраст эмиссионной линии максимален, составляет величину порядка 60 мкс. Первоначальный рост контраста объясняется тем, что передний фронт импульса свободной генерации нагревает поверхность жидкости, происходит испарение жидкости, вместе с молекулами воды в приповерхностный слой выносятся элементы веществ, входящих в состав исследуемой жидкости. Таким образом, до йрихода гигантского импульса над жидкостью создается слой, обогащенный исследуемыми элементами.
С точки зрения технической реализации метода ЛИС важно создать лазерный излучатель, который позволил бы реализовать методику многоимпульсного возбуждения с использованием одного лазерного