Pracownia Spektroskopii Plazmy Wzbudzonej Laserem
Wprowadzenie
Badania nad LIBS w IFPiLM mają korzenie w pracach rozwojowych nad opanowaniem energetyki termojądrowej w wariancie MCF (Magnetic Confinement Fusion), w których koniecznością stało się opracowanie metody usuwania paliwa (deuteru i trytu) gromadzącego się na powierzchni ściany wewnętrznej komory eksperymentalnej. Wraz z czasem badania w IFPiLM wykroczyły poza wysiłki związane z fuzją termojądrową i objęły analizę innych materiałów jak również wzbogacenie ich o elementy zastosowania uczenia maszynowego (ML – Machine Learning).
Wariantem metody LIBS rozwijanym w IFPiLM jest DP (Dual Pulse) LIBS, dzięki któremu można uzyskać znacznie lepszą dynamikę sygnału, co minimalizuje błędy pomiarowe.
W 2020 laboratorium LIBS zostało wydzielone z Laboratorium Badań Plazmy Metodami Spektroskopowymi jako Pracownia Spektroskopii Plazmy Wzbudzonej Laserem.
Mimo że prace nad adaptacją techniki LIBS na potrzeby technologii fuzji termojądrowej w dalszym ciągu stanowią istotny element działań laboratorium, prowadzone są również inne badania mające na celu poszerzenie zakresu kompetencji. Główny nacisk przyłożony jest obecnie do adaptacji metod uczenia maszynowego, w szczególności sztucznych sieci neuronowych do analizy uzyskiwanych widm.
W czasie licznych eksperymentów zgromadzono wiele widm, nie tylko dla materiałów stosowanych w technologii fuzyjnej, ale również innych takich jak metale i ich stopy (w tym różne gatunki stali), tworzywa sztuczne, gleby, minerały oraz próbki organiczne. Dla niektórych z nich, np. stali przeprowadzono analizy za pomocą metod uczenia maszynowego, które zarówno dla danych symulacyjnych jak i eksperymentalnych potwierdziły skuteczność algorytmów klasyfikacyjnych.
Laser
Laboratorium posiada kompletne oprzyrządowanie do prowadzenia pomiarów spektrometrycznych dwuimpulsową metodą LIBS. Jako źródło impulsów laserowych wykorzystywany jest system LOTIS TII LS-2134D. Pozwala on na generację impulsów o czasie trwania (FWHM) 12-15 ns, energii
do 200 mJ oraz częstotliwości repetycji do 10 Hz. Odstęp między impulsami można ustawiać w zakresie 0-80 us z rozdzielczością wynoszącą 1 ns.
Szczegółowe informacje dostępne są na stronie producenta: https://www.lotis-tii.com/eng/productid16.php
Spektrometry
Spektrometrem stosowanym w IFPiLM jest MECHELLE 5000 wyposażony we wzmacniacz obrazu ISTAR. Umożliwia on obserwację widma w zakresie od 200 do 900 nm z rozdzielczością Δλ/λ wynoszącą 5000. Dzięki wyposażeniu spektrometru we wzmacniacz obrazu można obserwować zjawiska zachodzące z emisją niskiego poziomu sygnału, jak również uzyskiwać bardzo dobrą rozdzielczość czasową pomiarów. Synchronizacja odbywa się bardzo precyzyjnie dzięki wyposażeniu urządzenia w DDG (Digital Delay Generator- Cyfrowy generator opóźnienia). Umożliwia on regulację zarówno czasu opóźnienia jak i otwarcia bramki z rozdzielczością nanosekundową.
Dane uzyskane ze spektrometru są przetwarzane i analizowane za pomocą stworzonych przez zespół programów w języku Python, dzięki którym możliwa jest wsadowa konwersja i kalibracja natężeniowa, a następnie dopasowanie linii oraz wyznaczenie temperatury i koncentracji elektronowej.
Bardziej szczegółowe informacje na temat spektrometru można znaleźć na stronie producenta: https://andor.oxinst.com/products/mechelle-spectrograph/mechelle-5000
Laboratorium Laserowej Spektroskopii Wzbudzeniowej
W celu zbudowania systemu całkowicie przystosowanego do pracy poza laboratoryjnej w 2020 zaadaptowano oryginalnie dostępny w wersji OEM spektrometr IBSEN FREEDOM UV-NIR FSA-380. Jest on ekonomicznym rozwiązaniem oferującym mniejszą rozdzielczość lecz kompaktowym i bardziej mobilnym oraz zachowującym możliwość pomiarów w szeroki przedziale widmowym. od 200 do 1100 nm. Jego kluczowymi zaletami są łatwość budowania systemów oraz mała wrażliwość na czynniki zewnętrzne, np. drgania. Jego zastosowanie w pełni umożliwia pracę poza laboratoryjną, również w terenie.
Galeria zdjęć
Oferta LLSW
- klasyfikacja dowolnych materiałów na podstawie dostarczonych oryginalnych próbek;
- wykrywanie fałszerstw materiałów;
- wykrywanie zanieczyszczeń w materiałach;
- analiza ilościowa zawartości określonych składników na podstawie próbek kalibracyjnych.
Kontakt z laboratorium
Laboratorium Laserowej Spektroskopii Wzbudzeniowej
-
+48 22 638 10 05 w. 76 -
pawel.gasior@ifpilm.pl
