|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИСТИНА ИНХС РАН |
||
Лазерно-искровая спектроскопия: определение химического состава веществ по выстрелуучебный курс
- Автор: Шахгильдян Г.Ю.
- Год создания: 2019
- Дистанционный курс
- Описание: Как с помощью нескольких выстрелов определить химический состав практически любого материала? Что такое плазма и как ее получить? Из чего был сделан самый первый лазер? Все ответы вы найдете в курсе «Лазерно-искровая спектроскопия: определение химического состава веществ по выстрелу». В ходе поиска редких и нужных нам металлов на далеких планетах вы познакомить с интересным исследовательским методом – лазерно-искровой эмиссионной спектроскопией (ЛИЭС). С помощью лазерных выстрелов этот метод позволяет определять химический состав и металлических деталей, и кусочка найденной на раскопах античной вазы, и даже неизвестного минерала с далекой планеты. В курсе рассмотрены процессы образования плазмы в материалах при лазерном воздействии, рассказан принцип устройства и работы лазерных анализаторов химического состава и рассмотрены интересные применения метода ЛИЭС для изучения химического состава различных материалов. Определение химического состава веществ и материалов – важная задача, которая решается при помощи сложных методик и дорогостоящих приборов. Определять и контролировать химический состав нужно всем – от технологов, производящих металлические изделия или наноматериалы, до инженеров по контролю качества летальных аппаратов, от историков, работающих на раскопках, до астрономов, изучающих метеориты и новые планеты. Обычно анализом химического состава занимаются целые лаборатории, в которых поддерживается высокий уровень чистоты. Однако сделать анализ «быстро, здесь и сейчас» так не получится – образец нужно отвезти в лабораторию, как следует его подготовить, придать ему заданную форму или размеры, либо попросту полностью растворить, превратив в жидкость, зачастую нужно использовать камеры с особыми условиями – вакуумом или инертными газами, а также мощные энергетические установки. Метод лазерно-искровой эмиссионной спектроскопия (ЛИЭС) дает возможность проводить экспресс анализ химического состава различных веществ: твердых, жидких и газообразных. В этом методе используется импульсное лазерное излучение («лазерный выстрел»), которое фокусируется на поверхность исследуемого материала для испарения малого количества образца и получения плазмы. Атомы испаренных химических элементов в плазме начинают испускать спектры, которые регистрируются и расшифровываются, при этом образец практически не нужно предварительно «готовить», а сам процесс измерения и расшифровки занимает десятки секунд. В силу своей относительной простоты, быстроты и нетребовательности к подготовке образцов, метод ЛИЭС находит применения в различных областях науки и промышленности для анализа металлов и наноматериалов, почвы на загрязнители, состава зубов мумий, загрязнения воды или датировки предметов искусства. Также метод ЛИЭС удается использовать для дистанционного изучения химического состава – существуют портативные анализаторы, которые используются для изучения горных пород, при разработке нефтяных месторождений или исторических раскопках. ЛИЭС анализатор даже был установлен на марсоходе НАСА «Curiosity», что позволило ученым подробно изучить химический состав различных пород далекой планеты. В ЭУК рассмотрены следующие темы: 1) Основные понятия атомно-эмиссионной спектроскопии; 2) Принцип лазерно-искровой эмиссионной спектроскопии; 3) Образование лазерно-индуцированной плазмы; 4) Свойства лазерно-индуцированной плазмы; 5) Схема работы и типы ЛИЭС анализаторов; 6) Элемент с НАНО: усиление сигнала ЛИЭС при нанесении наночастиц на анализируемый образец; 7) Использование метода ЛИЭС в промышленности и науке; 8) Пример использования метода ЛИЭС для контроля распределения наночастиц металлов в биомедицине; Материал каждой секции сопровождается закрытыми контрольными вопросами для учащихся. Целевой группа – учащиеся 8-11 классов и начальных курсов технических вузов (возраст учащихся 13-19 лет), обладающих базовыми знаниями по физике и химии.
- Добавил в систему: Шахгильдян Георгий Юрьевич