Laser Induced Breakdown Spectroscopy

Name: Laser Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS)

Typ: Prüfstand

Beschreibung:
Der Prüfstand zur Laserinduzierte Plasmaspektroskopie(engl. Laser-induced breakdown spectroscopy, LIBS) dient der in situ und nicht intrusiven Analyse der atomaren Zusammensetzung von Partikeln in reaktiven Strömungen. Die Anregung der elementspezifischen Plasmastrahlung wird mittels eines ns-Puls-Lasers oder eines ps-Puls-Lasers realisiert. Über eine Linse wird der Stahl fokussiert. In das Probevolumen werden mittels des Single Particle Seeders einzelne definierte Partikel zugegeben. Auf Basis dessen wird das Plasmaspektrum der einzelnen Partikel, unter bekannten Bedingungen, gemessen, um den Einfluss verschiedener Parameter (Partikelgröße, umgebende Gasphase, …) auf das Messsignal zu analysieren. Mittels der gewonnenen Erkenntnisse kann anschließend in reaktiven Prozessen der Oxidationsgrad der Partikel über die Messung der atomaren Zusammensetzung bestimmt werden. Die Analyse der Plasmastrahlung erfolgt über eine Detektionseinheit bestehend aus einem 1D-abbildenden Spektrometer, einem Bildverstärker, der eine präzise zeitaufgelöste Messung ermöglicht, und einer CCD-Kamera. Eine schematische Darstellung des LIBS-Setups ist links in der Abbildung dargestellt (Anregung alternativ durch ns- oder ps-Puls-Laser). Die rechte Abbildung zeigt die schematische Darstellung des Detektions-Systems zur Analyse der Plasmastrahlung.

Charakteristiken:

  • Anregung der Plasmastrahlung mittels ns-Puls-Laser (Pulslänge: 6 ns, Laserenergie bei 532 nm: 670 mJ) oder ps-Puls-Laser (Pulslänge: 30 ps, Laserenergie bei 532 nm: 50 mJ)
  • Zeitaufgelöste Detektion der Plasmastrahlung entlang eines 1D-Probevolumens

Wissenschaftliche Arbeiten (Auswahl):

  • M. Dorscht, D. Geyer, Parameter study for the further development of a laser diagnostic method to determination the degree of oxidation of iron particles in reactive flows (2022), Second EUt+ Workshop on Nanomaterials and Nanotechnologies
  • N. Salomon, M. Dorscht, D. Geyer, Laser Induced Breakdown Spectroscopy as Diagnostics for Energy Storage in Nano- and Microparticles (2021), First EUt+ Workshop on Nanomaterials and Nanotechnologies
  • L. Lembke, Entwicklung und Optimierung eines laserdiagnostischen Prüfstands zur Detektion der Fe-O-Verhältnisse von Mikropartikeln (2022), Masterthesis
  • T. Ockelmann, Aufbau und Erprobung eines Picosekundenlaser-Systems zur Diagnose des Oxidationszustands von Eisenpartikeln (2022), IFP

Verantwortlich:Maximilian Dorscht