| Περίληψη |
Η φασματοσκοπία πλάσματος επαγόμενου από λέιζερ (laser-induced breakdown spectroscopy,
LIBS),
είναι μια
αναλυτική
τεχνική που
βασίζεται στη
φασματοσκοπία
ατομικής εκπομπής
από πλάσμα το οποίο δημιουργείται κατά την αλληλεπίδραση παλμικής
ακτινοβολίας λέιζερ με ένα υλικό, στερεό, υγρό ή αέριο.
Παρά
τη συνεχή εξέλιξη των
συστημάτων
LIBS
τα τελευταία χρόνια,
η ανάλυση μη μεταλλικών στοιχείων, για
παράδειγμα άνθρακα, θείου, σεληνίου, φωσφόρου, χλωρίου,
παρουσιάζει δυσκολίες
κυρίως λόγω της ασθενούς έντασης των σχετικών γραμμών εκπομπής και της θέσης αυτών
στην περιοχή του φάσματος στο υπεριώδες κενού (VUV)
ή στο εγγύς υπέρυθρο (NIR).
Η
καταγραφή
εκπομπής από
τα
στοιχεία
αυτά
έχει μεγάλη σημασία όσον αφορά στην
ανάλυση υλικών γενικότερα, αλλά και πιο συγκεκριμένα στη
μελέτη αντικειμένων
τέχνης
ή
ιστορικών ευρημάτων, καθώς ποικίλα
υλικά,
όπως χρωστικές, ορυκτά ή προϊόντα
διάβρωσης,
περιέχουν αμέταλλα στοιχεία.
Αντικείμενο της παρούσας εργασίας αποτελεί η εξέταση του ενδεχομένου
καταγραφής
εκπομπής αμέταλλων και μεταλλικών
στοιχείων, επεκτείνοντας
τις δυνατότητες
της
τεχνικής
LIBS
σε
συνθήκες
πέραν
των τυπικών.
Ειδικότερα,
πραγματοποιήθηκαν πειράματα
στα οποία
μελετήθηκαν ποικίλες χρωστικές ουσίες, ορυκτά
και
οργανικά υλικά, με σκοπό
την
διερεύνηση
της ενδεχόμενης
εφαρμογής
της τεχνικής
LIBS
ως
μεθόδου μοριακής
φασματοσκοπίας, αλλά και τις
δυνατότητες της τεχνικής στην περιοχή του εγγύς
υπερύθρου
(NIR).
Σε φάσματα που λαμβάνονται στην περιοχή του ορατού,
έχει παρατηρηθεί η εμφάνιση ταινιών,
προερχομένων από εκπομπή διατομικών μορίων, που σχηματίζονται στο πλάσμα
και
αντιστοιχούν σε μεταβάσεις μεταξύ
διαφορετικών ηλεκτρο-δονητικών
καταστάσεων.
Στο πλαίσιο της συγκεκριμένης εργασίας
πραγματοποιήθηκε
μελέτη των
ταινιών
φασματικής εκπομπής από τα μόρια
CN,
C2,
CaO,
AlO
και
MnO,
που σχηματίστηκαν κατά τη
φωτοαποδόμηση με παλμικό λέιζερ
οργανικών
πολυμερών,
CaCO3,
Al2
O3
και
MnO2.
Κατά
την ανάλυση τους, πραγματοποιήθηκε
αντιστοίχιση και σύγκριση
των
τιμών μήκους
κύματος των
κορυφών που εμφανίζονται στις ταινίες
εκπομπής, με τις τιμές που
προκύπτουν από υπολογισμούς βασιζόμενους σε στοιχεία βάσεων δεδομένων.
Οι ταινίες
εκπομπής των
CN,
C2,
αποτελούν σημαντικούς αναλυτικούς δείκτες για οργανικά υλικά ενώ
οι ταινίες των
CaO,
AlO
και
MnO
ενώ είναι χαρακτηριστικές της παρουσίας υλικών με βάση το
Ca, Al
και
Mn
αντίστοιχα, δεν υπερτερούν σε ευαισθησία ανίχνευσης των ατομικών
γραμμών εκπομπής.
Μετρήσεις
LIBS
διενεργήθηκαν σε μια σειρά ανόργανων υλικών, κυρίως χρωστικών και
ορυκτών, με έμφαση στη μελέτη της εκπομπής του πλάσματος στην περιοχή του εγγύς
υπερύθρου (NIR),
συγκεκριμένα στα 750
–
950
nm
. Καταρτίστηκε
βάση δεδομένων
με τις
κορυφές
εκπομπής
που εμφανίζουν τα
στοιχεία από τα δείγματα
που μελετήθηκαν
και
προτείνεται ποιες εξ αυτών είναι κατάλληλες για την ταυτοποίηση των σχετικών στοιχείων.
σημειώνεται η οποία προσφέρει και αναλύθηκε η πιθανή.
Υψηλής
σημασίας
είναι η
δυνατότητα καταγραφής
τριών ατομικών γραμμών του θείου
(921.290,
922.810, 923.750
nm), του σεληνίου (891.880, 900.189, 903.854
nm) του χλωρίου (837.594, 858.597, 907.317
nm) τα οποία καταγράφονται με σχετική δυσκολία στην περιοχή του υπεριώδους ή του
ορατού.
|
Φασματοσκοπία LIBS - μοριακή εκπομπή & μελέτη στο NIR
