🗊Презентация Лазерная атомно-эмиссионная спектроскопия полимеров

Лазерная атомно-эмиссионная спектроскопия полимеров БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ФИЗИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ КАФЕДРА ЛАЗЕРНОЙ ФИЗИКИ И СПЕКТРОСКОПИИ

Актуальность исследования Лазерная атомно-эмиссионная спектроскопия является одним из наиболее перспективных методов малодеструктивного элементного анализа различного рода объектов, т.к. обладает целым рядом преимуществ: Малая деструкция поверхности образца – диаметр кратера на поверхности ~50-100 мкм, глубина – несколько десятков мкм. Малые количества вещества, необходимые для исследования ~10-10-10-11 г. Высокая чувствительность метода – определение концентраций элементов на уровне 10-4-10-6 %. Возможность анализа любых типов веществ (металлы, диэлектрики, проводники), находящихся как в твердой фазе, так и в виде растворов. Слабая зависимость процессов испарения и абляции от физико-химических свойств материалов. Отсутствие необходимости предварительной химической и механической подготовки образца к анализу. Определение концентрации элементов труднодетектируемых другими методами (углерод, бериллий). Практически отсутствуют научные работы, посвященные ЛАЭС такого широкого класса веществ, как полимеры, в частности нет исследований по определению содержаний тяжелых металлов и радиоактивных элементов в готовых полимерных изделиях.

Цель исследования

Объекты исследования Объектами исследования являлись образцы цветных пленок: белая Б, голубая Г, синяя С, зеленая З, желтая Ж, красная К, малиновая М, фиолетовая Ф, черная Ч.

Лазерная атомно-эмиссионная спектроскопия

Лазерный двухимпульсный спектрометр LSS-1 (LOTIS Tii, г. Минск) Источник возбуждения плазмы – двухимпульсный Nd:YAG лазер, с частотой повторения импульсов до fл=10 Гц и длиной волны λ=1064 нм. Длительность импульсов τл≈15 нс. Межимпульсный интервал Δt=0÷100 мкс (шаг 1 мкс). Диапазон анализируемых длин волн Δλ=190-800 нм. Минимальный размер лазерного пятна на поверхности 50 мкм. Энергия накачки лазера Eн=8÷17Дж. Энергия лазерного импульса Eимп=10÷100 мДж.

Параметры лазерного излучения при проведении ЛАЭС полимеров:

Фрагменты спектров полимеров, зарегистрированная с помощью ЛАЭС

Количественный анализ

ЛАЭС чистого титана и титана в полимерной пленке

Определение температуры плазмы чистого титана и металла, находящегося в полимерной матрице

Выводы: Переход от одноимпульсной к двухимпульсной лазерной абляции при неизменной энергии и мощности лазерного излучения приводит к увеличению температуры плазмы титана в 1,5 раза, а плазмы полимерной матрицы легированной титаном только в 1,1 раза, что указывает на значительно более высокую плотность плазмы чистого металла, и непрозрачность ее для второго импульса. Сопоставление результатов спектральных исследований и измерений степени деструкции поверхности образцов, показало, что основной причиной увеличения аналитического сигнала плазмы титана при воздействии сдвоенных лазерных импульсов является дополнительное возбуждение первичной плазмы излучением вторым импульсом. В случае полимера, легированного титаном увеличение интенсивности спектральных линий преимущественно вызвано увеличением испаренного вещества при переходе к двухимпульсной абляции. 3. Разработаны методики выявления микроколичеств примесей (натрия, барий, титан, кальций) в полимерах методом двухимпульсной лазерной атомно-эмиссионной спектроскопии.