Уменьшение влияния основы твердых проб на аналитический атомно-ионизационный сигнал при использовании лазерного пробоотбора в пламя

• Автор: Лабутин, Тимур Александрович
• Шифр специальности: 02.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 136 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ЛАЗЕРНЫЙ ПРОБООТБОР

1.1. Процессы, протекающие при лазерном пробоотборе

1.1.1. Плавление и испарение вещества

1.1.2. Формирование кратера и акустических волн

1.1.3. Формирование и разлет приповерхностной плазмы

1.2. Состав и распространение продуктов лазерного пробоотбора

1.2.1. Атомы и молекулы

1.2.2. Заряженные частицы

1.2.3. Кластеры и крупнодисперсные частицы

1.3. Лазерный пробоотбор в спектральных методах анализа

1.3.1. Эмиссионные спектральные методы
1.3.2. Атомноабсорбционная спектрометрия
1.3.3. Атомнофлуоресцентная спектрометрия
1.3.4. Массспектральные методы
ГЛАВА 2. АТОМНОИОНИЗАЦИОННЫЙ МЕТОД АНАЛИЗА
2.1. Физические основы метода
2.1.1. Селективное возбуждение атомов.
2.1.2. Механизмы ионизации возбужденных атомов.
2.2. Особенности аппаратурной реализации атомноионизационного
2.2.1. Атомизаторы
2.2.2. Сочетание атомноионизационного метода с лазерным
пробоотбором.
ГЛАВА 3. УСТРАНЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ОСНОВЫ ПРИ АНАЛИЗЕ ТВЕРДЫХ ПРОБ.
3.1. Безэталонные методы
3.2. Использование внешнего стандарта
3.3. Применение опорного сигнала
3.4. Особенности коррекции аналитического сигнала при использовании лазерного пробоотбора
ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
4.1. Экспериментальная установка
4.2. Анализируемые объекты и их свойства
4.2. Анализируемые объекты и их свойства
4.2.1. Свойства используемых алюмолитиевых сплавов
4.2.2. Анализ алюмолитиевых сплавов эмиссионной фотометрией и атомно абсорбционной спектромеитрией в пламени
ГЛАВА 5. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
5.1. Оптимизация условий атомноионизационного определения лития при лазерном испарении проб различного состава
5.1.1. Изменение аналитического сигнала по мере углубления кратера при лазерном пробоотборе.
5.1.2. Влияние напряжения на катоде на ионизационные сигналы
5.1.3. Влияние энергии испаряющего излучения на аналитический и неселективный ионизационные сигналы
5.2. Пространственновременные характеристики атомного облака в пламени
5.3. Выбор опорных сигналов для нормирования атомнононнзациониого сигнала при лазерном испарении пробы в пламя
5.3.1. Оптоакустический сигнал.
5.3.2. Неселективный ионизационный сигнал
5.3.3. Атомноэмиссионный сигнал
5.4. Анализ сплавов АУ1л и Ас1л атомноионизационным методом
5.4.1. Использование ненормированных сигналов для построения
градуировочных графиков
5.4.2. Непосредственное нормирование при построении градуировочных графиков
5.4.3. Корреляционное нормирование при построении градуировочных графиков
5.5. Сравнение различных способов коррекции влияния состава пробы на атомноионизационный сигнал при лазерном испарении в пламя
5.5.1. Непосредственное нормирования для устранения влияния
магния и меди
5.5.2. Корреляционное нормирование для устранения влияния
магния и меди
5.6. Количественный анализ с использованием одного образца сравнения в атомноионизационной спектрометрии с лазерным пробоотбором
5.6.1. Корректированный метод одного стандарта
5.6.2. Атомноионизационное определение лития в сплавах А1ВсЫ по корректировашюму методу одного стандарта
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ВВЕДЕНИЕ


Иногда термин лазерная абляция толкуют расширительно, обозначая им любой процесс лазерностимулированного удаления вещества, включая удаление летучих продуктов химического травления и даже эмиссию электронов. В литературе можно встретить и чрезмерно узкое толкование термина, когда под абляцией понимают процесс удаления вещества, обусловленный прямым разрывом химических связей под действием света. В большинстве случаев под лазерной абляцией подразумевается взрывное разрушение твердого вещества, аналогичное испарению или сублимации, обычно осложненное наличием конденсированной фазы в продуктах разрушения. Можно выделить три отличительные черты этого процесса 1 абляция непосредственно связана с поглощением лазерной энергии в материале 2 абляция может, в принципе, протекать в вакууме или инертной среде 3 результатом лазерной абляции является формирование парогазового пароплазменного облака продуктов абляции 2. Отметим, что лазерная абляция протекает при плотности мощности лазерного излучения выше некоторого порогового значения. В настоящей работе использование термина лазерная абляция ограничивается именно таким пониманием. При использовании лазерной абляции в анализе для ввода пробы представляется предпочтительным использование термина лазерный пробоотбор. Первые исследования лазерной абляции относились преимущественно к действию на поглощающие среды непрерывных лазеров и лазеров с миллисекундным импульсом. На основании этого была сформулирована так называемая тепловая модель лазерного испарения. В целом эта модель удовлетворительно описывает и абляцию при использовании лазерных импульсов наносекундного диапазона 2. Взаимодействие лазерного излучения с веществом начинается с поглощения лазерного излучения поверхностью образца. Поглощенная энергия излучения за времена 1 с термализуется и, в результате, поверхностный слой образца сильно разогревается. Столь быстрый локальный нагрев вещества приводит к целому каскаду лазерноиндуцированных процессов 2 эмиссии нейтральных и заряженных частиц, плавление и испарение материала, генерации акустических волн, термоупругим деформациям и термическому разрушение образца, формированию приповерхностной плазмы при превышении порогового значения плотности мощности порядка Втсм2 и ее разлет, взаимодействию лазерного излучения с образовавшейся плазмой, химическим реакциям в пограничном к окружающему газу слое факела. Очевидно, что эти процессы протекают в неравновесных условиях. При этом длительность импульса тимп испаряющего излучения находится в пределах от с до 4с 2, , , а время жизни лазерноиндуцированного факела составляет порядка с 6, 9. Это говорит не только о высокой скорости рассматриваемых процессов, но и практически одновременном протекании некоторых из них. С этим, повидимому, связано то, что существующие модели лазерной абляции не позволяют предсказывать такие важные аналитические характеристики ЛП, как масса отобранного вещества, количество различного рода частиц в образующемся лазерном факеле и их относительные доли. Еимп, длина волны лазерного излучения X, размер пятна, структура лазерного пучка и т. Их влияние часто носит взаимосвязанный характер, т. ЛП. Режим работы испаряющего лазера определяет такие важные параметры как 7мп и Еимп, а свойства активной среды лазера структуру пучка, его апертуру и X . Режим работы лазера непрерывный или импульсный ограничивает сверху диапазон значений плотностей энергии, достижимых при работе с данным лазером. Для большинства непрерывных лазеров значение
плотности энергии не превышает Втсм. Дж, его длительность т4с,
плотность энергии О Втсм , либо генерации с модуляцией добротности энергия обычно не превышает 0. Дж, т8с, плотность энергии 2Втсм2, либо в режиме синхронизации мод энергиями околоО. Дж, тпс, плотность энергии Втсм2. Поэтому можно, выбирая режим работы испаряющего лазера, инициировать возникновение и протекание одних процессов или не допускать появления других. Так, если Р6Втсм2 например, в непрерывном режиме работы, то не происходит образования приповерхностной плазмы 6, а при тимп,4с фемтосекундное испарение не происходит плавление материала 2.