Рис 1.6 Блок-схема внутрирезонаторного лазерного спектрометра: 1-объект; 2-активный элемент лазера; 3-зеркала резонатора; 4-монохроматор; 5-приемник излучения; 6-регистрирующая схема
Принципиальное отличие такой схемы от классической многоходовой кюветы состоит в том, что потери света на зеркалах в этом случае компенсируются усилением в активной среде (в пределах полосы усиления), тогда как именно такие потери ограничивают светосилу многоходовой кюветы с внешним источником света. При этом, однако, в активной лазерной среде ВРЛС-спектрометра не должно искажаться распределение интенсивностей по модам из-за поглощения в исследуемом объекте. Это накладывает ограничение на ширину исследуемых линий поглощения, которая должна быть малой по сравнению с однородным уширением контура усиления активной среды.
Для ВРЛС используют лазеры различного типа. Первые эксперименты с лазерами на стекле с Nd+ c генерацией в области 1,055-1,067 мкм и длительностью импульсов ~ 1-10 мкс, что соответствовало эффективной длине поглощения Leff ~ 300 - 3000 км. Различные варианты лазеров на цен- трах окраски (CCL) перекрывают участки ближнего и среднего ИК диапазонов - LiF: (0,86-0,99) мкм; LiF: (1-1,28) мкм; NaF:F2 (0,98-1,4) мкм; NaCl: (0,48-1,56) мкм; KCl:LiF (0,6-2,7) мкм. Лазеры на титан-сапфире перекрывают область (0,67-1,0) мкм; YAG Сг3+ (0,38-1,55) мкм. Из недавно опробованных интерес представляет среда Со: MgF2 (0,6-2,5) мкм. Наибольшее распространение, однако, в ВРЛС имеют лазеры на красителях, перекрывающих всю видимую область спектра и обеспечивающие чувствительность на уровне указанного выше теоретического предела.[3]
1.4 Непрямые методы регистрации поглощения лазерного спектра
Рассмотренные в разделах 1.1 и 3.2 методы поглощения основаны на регистрации изменений интенсивности света при пропускании его через объект. Эти прямые методы называют также трансмиссионными или абсорбционно-транемиссионными. Их большое достоинство связано с возможностью прямых измерений абсолютных плотностей поглощающих состояний частиц без привлечения дополнительных измерений, если свет не вызывает насыщения перехода. Знание механизмов заселения и распада уровней, связанных переходом, не требуется.
Альтернативной может быть регистрация изменения того или иного параметра объекта, вызванного проходящим через него светом. В противоположность прямым методам линейной абсорбции используются явления, определяемые поведением возбужденного состояния. Это может быть, например, нагрев объекта при Безызлучательном тушении. В этом случае тем или иным способом могут измеряться изменение температуры (оптико-калориметрические, оптико-термические и рефракционные методы) или связанные с этим колебания плотности (оптико-акустические методы). Проходящий свет может возбуждать люминесценцию объекта (флуоресцентные методы), производить прямую ионизацию частиц (фотоионизационные методы) или косвенным образом менять ионизационный баланс в плазме (оптико-гальванические методы). Более подробный перечень и обсуждение физических основ таких методов можно найти в книге.
Эти приемы наиболее эффективны, если они используют эффект, не присущий объекту в отсутствие облучения - бесфоновые методы. Такое условие часто весьма трудно выполнить для плазмы с ее многочисленными собственными процессами и явлениями - нагревом, свечением, колебаниями, проводимостью и пр. Тем не менее, некоторые из названных приемов нашли успешное применение и в спектроскопии плазмы. Это, в первую очередь, лазерно-индуцированная флуоресценция и оптико-гальванический эффект с использованием частотно-перестраиваемых лазеров.
плазма спектроскопия лазер
Вывод
Итак мы вывели, что Целью диагностики, как правило, является проверка и построение физической и математической моделей плазмообразующей среды. Такие модели имеют как фундаментальное научное значение, т.к. плазма - это уникальная лаборатория элементарных процессов взаимодействия атомов, молекул и заряженных частиц, так и прикладное, поскольку понимание процессов, протекающих в технологическом объекте (источнике света, разряднике, сварочной дуге и т.п.) позволяет направленно совершенствовать его рабочие характеристики и новые приборы измерения этих характеристик. Очевидно, что в области технологий осаждения пленок на подложки, травления и т.д. в используется низкотемпературная плазма, наиболее важная задача следить за допустимым уровнем рабочих параметров плазмы. Эти задачи реализуются путем создания наиболее эффективных приборов диагностики плазмы. Это актуально, на сегодняшний день создаются новые методы диагностики плазмы, к примеру можно привести работу сотрудников «Центра научного приборостроения Института электрофизики и электроэнергетики РАН» Железнова и Хомича с разработанным ими «Комплексом аппаратуры, реализующий метод одновременной регистрации спектров излучения и изображений плазмы.[5]
Список используемой литературы
1.Очкин В. Н. «Спектроскопия низкотемпературной плазмы» М.: ФИЗМАТЛИТ, 2006. - 472 с. - ISBN 5-9221-0701-1.
. Демьяненко А. В., Очкин В. Н.. «Исследовние распределений молекул СО2 по колебательно-вращательным уровням в тлеющем разряде методом импульсной диодной лазерной спектроскопии» // Квант, электрон. 1987. Т. 14, № 4. С. 851-859.
. Справочник по лазерам. Т. 1, 2 / Под ред. А. М. Прохорова. - М.:
Сов. Радио., 1978.
. Л.А. Луизова; «Оптические методы диагностики плазмы» Учеб.пособие ПетрГУ, - Петрозаводск, 2003 - 148
5. Ю.А. Жедезнов, В.Ю. Хомич «Реализация нового метода оптической диагностики плазмы в электрофизических установках» Интернет ресурс <http://journals.ioffe.ru/>
