Реферат Теорія і практика застосування лазерної спектроскопії (на прикладі аналізу об'єктів навколишнього середовища)

Тема: Контрольные работы

лізу, мін 1 - 3

Кількість речовини, необхідне для аналізу, мг 5 - 10

Напруга мережі живлення, В 220

Габаритні розміри, мм 800 * 450 * 600

Вага не більше, кг 45

4. Застосування лазерної спектроскопії в аналізі об'єктів навколишнього середовища

Застосування методу лазерної іскровий спектроскопії в екологічних дослідженнях.

Проблема забруднення морів набуває все більш глобальний характер. Прогресуюче забруднення морської води пов'язане зі стоками промислових і побутових відходів, результатами виробничої діяльності людини. Наслідки забруднення позначаються на всіх сторонах життєдіяльності океану. Добре відомо токсичну дію хлорорганічних сполук, нафтопродуктів, сполук ртуті, свинцю, кадмію та миш'яку. Значно менше приділяється увага основним біогенних елементів, які також можуть бути забруднювачами, так як надходять у морську воду в результаті виробничої діяльності в надмірних кількостях. Оскільки для нормальної життєдіяльності фітопланктону необхідно підтримку біогенних елементів на певному рівні відбувається накопичення їм останніх [1,2]. Збільшення вмісту згаданих компонент в морській воді може призвести до зміни видового складу всієї екосистеми, оскільки вони включаються до біотичний кругообіг і накопичуються в різних ланках харчового ланцюга морів.

У зв'язку з цим необхідно проведення моніторингу якості морської води і планктонного сообщества в'язаного з вивченням зміни їх елементного складу, що вимагає надходження інформації в режимі реального часу, так як візуалізація забруднення настає при концентраціях значно перевищують гранично допустимі норми. Це можливо при наявності методів дозволяють визначати елементний склад експресних і дистанційно. Таким є метод лазерної іскровий спектроскопії (ЛІС, іменований в англомовній літературі як laser induced breakdown spectroscopy LIBS), що представляє собою різновид атомного емісійного спектрального аналізу. Збудження емісійного спектру досліджуваної речовини в цьому випадку здійснюється за рахунок енергії короткого остросфокусірованного лазерного імпульсу. Принципи калібрування традиційні для методик емісійного спектрального аналізу [3]. До переваг ЛИС слід віднести оперативність, відсутність безпосереднього контакту з аналізованих речовиною і попередньої підготовки проб для аналізу, проведення аналізу незалежно від фазового стану досліджуваної речовини, відсутність безпосереднього контакту з аналізованих речовиною, що дає можливість використовувати ЛИС для дистанційного аналізу та отримання інформації в режимі реального часу.

Лазерна іскрова спектроскопія твердих тіл до теперішнього часу вважається добре розробленим і описаним в літературі методом [4]. Вже перші роботи із застосування ЛИС для визначення елементного складу морської води показали перспективність цього даного методу [5-7]. Однак у цих і пізніших роботах [8,9] використовувалися стаціонарні, лабораторні установки.

У даній роботі наводяться результати використання ЛИС для визначення елементного складу морської води, фітопланктону і донних відкладень під час експедицій, проведених на вітрильному навчальному судні (ПУС) В«НадіяВ» в 2000-2002 рр..

Оскільки стандартної апаратури для ЛИС практично немає, то був створений мобільний судновий аналітичний комплекс. Невеликі габарити і вага дозволяють розміщувати його на письмовому столі в приміщеннях ПУС. Вага комплексу з керуючою ЕОМ і системою охолодження не перевищує 50 кг. Принципова схема наведена на малюнку 1. p> Для порушення плазмового факела на поверхні досліджуваних речовин використовувався Nd: YAG лазер з одним каскадом підсилення. Параметри лазера і системи реєстрації наведені в таблиці 1. Застосування як пасивного модулятора добротності кристала з центрами забарвлення дозволило отримувати цуг наносекундних імпульсів.

Таблиця 1. Основні параметри ЛИС спектрометра.

Лазер:

Nd: YAG, модульованої добротності

Довжина хвилі

тривалість імпульсу

одиночного модульованої добротності

всій гребінки по основи

1,064 мкм,

20 нс

150 - 200 мкс

Енергія імпульсу (в гребінці)

до 600 мДж