Том 38, номер 04, статья № 8

Аннотация:

Двухимпульсный синхронный метод возбуждения, используемый для дистанционной лазерной диагностики вещества, в последнее время вызывает огромный интерес, поскольку позволяет существенно расширить возможности традиционных методов одноимпульсного лазерного воздействия. Однако для практической реализации метода необходимы точная синхронизация моментов посылки последовательности лазерных импульсов и возможность автоматизированного контроля их временного положения. Очевидно, что двухимпульсная схема возбуждения требует усложнения аппаратуры и затрудняет применение метода. Стандартные средства синхронизации и контроля дорогие, громоздкие и не всегда применимы. Представлена специализированная система синхронизации лазерных импульсов с возможностью регистрации формы и положения импульсов возбуждающего излучения с последующим отображением их на единой временной шкале. Приведена структурная схема и технические характеристики устройства. Продемонстрирована ее работа в составе исследовательского стенда по дистанционному лазерному обнаружению фосфорорганических соединений двухимпульсным методом лазерной фрагментации лазерно-индуцированной флуоресценции. Разработанная система синхронизации может использоваться в оптических методах диагностики, предполагающих синхронное воздействие двух или более независимых лазерных источников, с возможностью установки и контроля временнóй задержки между их импульсами излучения.

Ключевые слова:

синхронизация лазеров, лазерная фрагментация, оксид фосфора, PO-фрагменты, лазерно-индуцированная флуоресценция

Иллюстрации:

Список литературы:

1. Diwakar P.K., Harilal S.S., Freeman J.R., Hassanein A. Role of laser pre-pulse wavelength and inter-pulse delay on signal enhancement in collinear double-pulse laser-induced breakdown spectroscopy // Spectrochim. Acta Part B: Atomic Spectrosc. 2013. V. 87. P. 65–73. DOI: 10.1016/j.sab.2013.05.015.
2. Qiu Y., Guo X., Shi M., Zhou Y., Wu J., Li J., Sun H., Zhang Z., Hang Y., Li X., Li Y. Plasma dynamics and chlorine emission characteristics on cement pastes using collinear dual-pulse laser-induced breakdown spectroscopy // Spectrochim. Acta Part B: Atomic Spectrosc. 2023. V. 209. P. 106799. DOI: 10.1016/j.sab.2023.106799.
3. Zhang Z., Wu J., Hang Y., Zhou Y., Tang Z., Shi M., Qiu Y., Liao K., Liu T., Li X. Quantitative analysis of chlorine in cement pastes based on collinear dual-pulse laser-induced breakdown spectroscopy // Spectrochim. Acta Part B: Atomic Spectrosc. 2022. V. 191. P. 106392. DOI: 10.1016/j.sab.2022.106392.
4. Li Y., Tian D., Ding Y., Yang G., Liu K., Wang C., Han X. A review of laser-induced breakdown spectroscopy signal enhancement // Appl. Spectrosc. Rev. 2017. V. 53, N 1. P. 1–35. DOI: 10.1080/05704928.2017.1352509.
5. Tognoni E., Cristoforetti G. Basic mechanisms of signal enhancement in ns double-pulse laser-induced breakdown spectroscopy in a gas environment // J. Anal. At. Spectromim. 2014. V. 29, N 8. P. 1318–1338. DOI: 10.1039/C4JA00033A.
6. Peng J., Liu F., Zhou F., Song K., Zhang C., Ye L., He Y. Challenging applications for multi-element analysis by laser-induced breakdown spectroscopy in agriculture: A review // TrAC Trends Anal. Chem. 2016. V. 85. P. 260–272. DOI: 10.1016/j.trac.2016.08.015.
7. Cristoforetti G., Legnaioli S., Palleschi V., Pardini L., Salvetti A., Tognoni E. On the enhancement of laser induced breakdown spectroscopy signal in double pulse configuration // Proc. SPIE. 2006. N 628406. DOI: 10.1117/12.714161.
8. Pearman W., Scaffidi J., Angel S.M. Dual-pulse laser-induced breakdown spectroscopy in bulk aqueous solution with an orthogonal beam geometry // Appl. Opt. 2003. V. 42, N 30. P. 6085–6093. DOI: 10.1364/AO.42.006085.
9. Rai V.N., Yueh F.Y., Singh J.P. Time-dependent single and double pulse laser-induced breakdown spectroscopy of chromium in liquid // Appl. Opt. 2008. V. 47, N 31. P. G21–G29. DOI: 10.1364/AO.47.000G21.
10. Rai V.N., Yueh F.Y., Singh J.P. Theoretical model for double pulse laser-induced breakdown spectroscopy // Appl. Opt. 2008. V. 47, N 31. P. G30–G37. DOI: 10.1364/AO.47.000G30.
11. Skrodzki P.J., Becker J.R., Diwakar P.K., Harilal S.S., Hassanein A. A comparative study of single-pulse and double-pulse laser-induced breakdown spectroscopy with uranium-containing samples // Appl. Spectrosc. 2016. V. 70, N 3. P. 467–473. DOI: 10.1177/0003702815626670.
12. Cui M., Deguchi Y., Wang Z., Tanaka S., Fujita Y., Zhao S. Improved analysis of manganese in steel samples using collinear long-short double pulse Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) // Appl. Spectrosc. 2018. V. 73, N 2. P. 152–162. DOI: 10.1177/0003702818803943.
13. Sausa R.C., Miziolek A.W., Long S.R. State distributions, quenching, and reaction of the phosphorus monoxide radical generated in excimer laser photofragmentation of dimethyl methylphosphonate // J. Phys. Chem. 1986. V. 90. P. 3994–3998.
14. Bobrovnikov S.M., Gorlov E.V., Zharkov V.I., Panchenko Yu.N., Puchikin A.V. Two-pulse laser fragmentation/laser-induced fluorescence of nitrobenzene and nitrotoluene vapors // Appl. Opt. 2019. V. 58, N 27. P. 7497–7502. DOI: 10.1364/AO.58.007497.
15. Long S.R., Sausa R.C., Miziolek A.W. Lif studies of PO produced in excimer laser photolysis of dimethyl methyl phosphonate // Chem. Phys. Lett. 1985. V. 117, N 5. P. 505–510. DOI: 10.1016/0009-2614(85)80291-8.
16. Бобровников С.М., Горлов Е.В., Жарков В.И., Мурашко С.Н. Двухимпульсная лазерная фрагментация/лазерно-индуцированная флуоресценция аэрозоля органофосфата // Оптика атмосф. и океана. 2024. Т. 37, № 7. С. 609–614. DOI: 10.15372/AOO20240710; Bobrovnikov S.M., Gorlov E.V., Zharkov V.I., Murashko S.N. Two-pulse laser fragmentation/laser-induced fluorescence of organophosphate aerosol // Atmos. Ocean. Opt. 2024. V. 37, N 5. P. 732–737.
17. Карасев Н.В., Троицкий В.О., Димаки В.А., Тригуб М.В. Система возбуждения активных сред на парах металлов для реализации нетипичных режимов генерации // Оптика атмосф. и океана. 2024. Т. 37, № 8. С. 699–704. DOI: 10.15372/AOO20240810.
18. Бобровников С.М., Горлов Е.В., Жарков В.И., Мурашко С.Н. Лазерно-индуцированная флуоресценция продуктов фотодиссоциации триэтилфосфата в капельно-жидком состоянии на поверхности // Оптика атмосф. и океана. 2025. В печати.
19. Panchenko Y., Puchikin A., Yampolskaya S., Bobrovnikov S., Gorlov E., Zharkov V. Narrowband KrF laser for lidar systems // IEEE J. Quantum. Electron. 2021. V. 57, N 2. P. 1–5. DOI: 10.1109/JQE.2021.3049579.