Автореферат диссертации на соискание ученой степени к.ф.-м.н.,
Владивосток, Федеральное бюджетное государственное учреждение науки
Институт автоматики и процессов управления Дальневосточного
отделения Российской академии наук, 2013, - 20 стр.
01.04.21 Лазерная физика
Научный руководитель: Букин Олег Алексеевич, профессор, доктор физико-математических наук
Цель и задачи исследования.
Целью настоящей работы является диагностика плазмы, генерируемой фемтосекундными лазерными импульсами на поверхности жидкости для разработки метода фемтосекундной лазерной искровой спектроскопии. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
1. Исследование спектрального состава излучения плазмы морской воды в зависимости от длительности возбуждающего импульса.
2. Исследование временных характеристик линейчатого и сплошного спектров при пробое на поверхности морской воды.
3. Оценка температуры и электронной плотности плазмы.
4. Определение пределов обнаружения и соотношение между пределами обнаружения различных элементов.
5. Оценка возможности ЛИС при двухимпульсном возбуждении.
6. Исследование спектрального состава плазмы при пробое на поверхности фильтров с осажденными на них клетками фитопланктона.
Научная новизна результатов.
В диссертационной работе впервые были получены следующие результаты для плазмы, генерируемой фемтосекундными импульсами 50 фс на длине волны 800 нм с энергией в импульсе 1.1 мДж:
1. Проведено сравнение эмиссионных спектров плазмы генерируемых на поверхности морской воды при длительностях возбуждающего импульса 50 и 650 фс.
2. Исследована динамика формирования эмиссионных спектров при варьировании времени задержки регистрации относительно лазерного импульса, определены характерные времена спада интенсивностей эмиссионных линий и фона.
3. Произведена оценка температуры и электронной плотности фемтосекундной лазерной плазмы.
4. Зарегистрировано снижение пределов обнаружения элементов при использовании импульсов фемтосекундной длительности по сравнению с импульсами наносекундной длительности.
5. Рассмотрены соотношения пределов обнаружения элементов и их связь с поведением констант скоростей возбуждения.
6. Исследована возможность повышения чувствительности метода ЛИС при двухимпульсном пробое на поверхности морской воды.
7. Произведен спектральный анализ биологических материалов на примере клеток фитопланктона в целях мониторинга окружающей среды методом фемтосекундной лазерной искровой спектроскопии. Научная и практическая значимость работы.
Расчет температуры и электронной плотности плазмы, констант скоростей возбуждения позволил использовать полученные результаты для разработки метода фемтосекундной лазерной искровой спектроскопии и для определения оптимальных спектрально-временных характеристик плазмы с целью повышения чувствительности метода лазерной искровой спектроскопии.
В ходе проведенных исследований были получены патенты на полезную модель «Лазерно-искровой спектрометр с микропозиционированием» - № 95844 и патент на изобретение «Способ лазерно-искрового спектрального анализа для определения элементного состава образца вещества» - № 2436070.
01.04.21 Лазерная физика
Научный руководитель: Букин Олег Алексеевич, профессор, доктор физико-математических наук
Цель и задачи исследования.
Целью настоящей работы является диагностика плазмы, генерируемой фемтосекундными лазерными импульсами на поверхности жидкости для разработки метода фемтосекундной лазерной искровой спектроскопии. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
1. Исследование спектрального состава излучения плазмы морской воды в зависимости от длительности возбуждающего импульса.
2. Исследование временных характеристик линейчатого и сплошного спектров при пробое на поверхности морской воды.
3. Оценка температуры и электронной плотности плазмы.
4. Определение пределов обнаружения и соотношение между пределами обнаружения различных элементов.
5. Оценка возможности ЛИС при двухимпульсном возбуждении.
6. Исследование спектрального состава плазмы при пробое на поверхности фильтров с осажденными на них клетками фитопланктона.
Научная новизна результатов.
В диссертационной работе впервые были получены следующие результаты для плазмы, генерируемой фемтосекундными импульсами 50 фс на длине волны 800 нм с энергией в импульсе 1.1 мДж:
1. Проведено сравнение эмиссионных спектров плазмы генерируемых на поверхности морской воды при длительностях возбуждающего импульса 50 и 650 фс.
2. Исследована динамика формирования эмиссионных спектров при варьировании времени задержки регистрации относительно лазерного импульса, определены характерные времена спада интенсивностей эмиссионных линий и фона.
3. Произведена оценка температуры и электронной плотности фемтосекундной лазерной плазмы.
4. Зарегистрировано снижение пределов обнаружения элементов при использовании импульсов фемтосекундной длительности по сравнению с импульсами наносекундной длительности.
5. Рассмотрены соотношения пределов обнаружения элементов и их связь с поведением констант скоростей возбуждения.
6. Исследована возможность повышения чувствительности метода ЛИС при двухимпульсном пробое на поверхности морской воды.
7. Произведен спектральный анализ биологических материалов на примере клеток фитопланктона в целях мониторинга окружающей среды методом фемтосекундной лазерной искровой спектроскопии. Научная и практическая значимость работы.
Расчет температуры и электронной плотности плазмы, констант скоростей возбуждения позволил использовать полученные результаты для разработки метода фемтосекундной лазерной искровой спектроскопии и для определения оптимальных спектрально-временных характеристик плазмы с целью повышения чувствительности метода лазерной искровой спектроскопии.
В ходе проведенных исследований были получены патенты на полезную модель «Лазерно-искровой спектрометр с микропозиционированием» - № 95844 и патент на изобретение «Способ лазерно-искрового спектрального анализа для определения элементного состава образца вещества» - № 2436070.