А.Ф. Бункин - д.ф.-м.н., начальник экспертного отдела, АО «Концерн «Моринсис-Агат» (Москва) E-mail: abunkin@rambler.ru В.Н. Леднев - к.ф.-м.н., ст. науч. сотрудник ИОФ РАН (Москва) E-mail: lednev@kapella.gpi.ru С.М. Першин - д.ф.-м.н., вед. специалист, АО «Концерн «Моринсис-Агат» (Москва) E-mail: pershin@kapella.gpi.ru

Предложена и проверена экспериментально модель нестехиометрической лазерной абляции в многокомпонентных сплавах. Отмечено, что нарушение пропорциональности в концентрациях компонентов в плазменном факеле и непосредственно в сплаве объясняется особенностями испарения компонентов в процессе расплава-испарения. Показано, что согласно предложенной модели различные компоненты требуют различной энергии для их испарения из сплава.

 

1. Cremers D.A., Radziemski L.J. Handbook of Laser Induced Spectroscopy. N.Y.: Wiley. 2006. 300 p.
2. Pulsed Laser Deposition of Thin Films / Eds. by D.B. Chrisey, G.K. Hubler. N.Y.: Wiley. 1994. 650 p.
3. Прохоров А.М., Конов В.И., Урсу И., Михэилеску И.Н. Взаимодействие лазерного излучения с металлами. М.: Наука. 1988. 538 с.
4. Goulielmakis E., Schultze M., Hofstetter M., Yakovlev V.S., Gagnon J., Uiberacker M., Aquila A.L., Gullikson E.M., Attwood D.T., Kienberger R., Krausz F., Kleineberg U. Single-cycle nonlinear optics // Science. 2008. V. 320. P. 1614−1617.
5. Кузяков Ю.Я., Леднев В.Н., Алов Н.В., Волков И.О., Зоров Н.Б., Воронина Р.Д. Синтез пленок нитрида углерода методом лазерной абляции в двухимпульсном режиме // Вестник Моск. Унив. Химия. 2007. Т. 48. С. 134.
6. Nouvellon C., Chaleard C., Lacour J.L., Mauchien P. Stoichiometry study of laser produced plasma by optical emission spectroscopy // Appl. Surf. Sci. 1999. V. 138−139. P. 306−310.
7. Colao F., Fantoni R., Lazic V., Caneve L., Giardini A., Spizzichino V. LIBS as a diagnostic tool during the laser cleaning of copper based alloys: Experimental results // J. Anal. At. Spectr. 2004. V. 19. P. 502−504.
8. Ciussi A., Corsi M., Palleschi V., Rastelli S., Salvetti A., Tognoni E. New procedure for quantitative elemental analysis by laser-induced plasma spectroscopy // Appl. Spectrosc. 1999. V. 53. № 8. P. 960−964.
9. Tognoni E., Cristoforetti G., Legnaioli S., Palleschi V. Calibration-free laser-induced breakdown spectroscopy: State of the art // Spectrochim. Acta B. 2010. V. 64. № 1. P. 1−14.
10. Ciucci A., Palleschi V., Rastelli S., Salvetti A., Singh D.P., Tognoni E. CF-LIBS: A new approachto LIPS spectra analysis // Laser Part. Beams. 1999. V. 17. P. 793−797.
11. El Sherbini A.M., El Sherbini Th.M., Hegazy H., Cristoforetti G., Legnaioli S., Palleschi V., Pardini L., Salvetti A., Tognoni E. Evaluation of self-absorption coefficients of aluminum emission lines in laser-induced breakdown spectroscopy measurements // Spectrochim. Acta B. 2005. V. 60. № 12. P. 1573−1579.
12. Hahn D., Omenetto N. Laser induced breakdown spectroscopy (LIBS), Part I: Review of basic diagnostics and plasma-particle interactions: Still-Challenging issues within the analytical plasma community // Appl. Spectrosc. 2010. V. 64. P. 335A−366A.
13. Dudragne L., Adam Ph., Amouroux J. Time-resolved laser-induced breakdown spectroscopy: application for qualitative and quantitative detection of fluorine, chlorine, sulfur, and carbon in air // Appl. Spectrosc. 1998. V. 52. № 10. P. 1321−1327.
14. Bulajic D., Corsi M., Cristoforetti G., Legnaioli S., Palleschi V., Salvetti A., Tognoni E. A procedure for correcting self-absorption in calibration free-laser induced breakdown spectroscopy // Spectrochim. Acta B. 2002. V. 57. P. 339−353.
15. Corsi M., Cristoforetti G., Hidalgo M., Legnaioli S., Palleschi V., Salvetti A., Tognoni E., Vallebon C. Double pulse calibration-free laser-induced breakdown spectroscopy: A new technique for in situ standard-less analysis of polluted soils // Appl. Geochem. 2006. V. 21. P. 748−755.
16. Fornarini L., Colao F., Fantoni R., Lazic V., Spizzicchino V. Calibration analysis of bronze samples by nanosecond laser induced breakdown spectroscopy: a theoretical and experimental approach // Spectrochim. Acta B. 2005. V. 60. P. 1186−1201.
17. Chan W.T., Russo R.E. Optical emission spectroscopy studies of the influence of laser ablated mass on dry inductively coupled plasma conditions // Spectrochim. Acta B. 1991. V. 46. P. 1471−1486.
18. Borisov O.V., Mao X.L., Russo R.E. Effects of crater development on fractionation and signal intensity during laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometry // Spectrochim. Acta B. 2000. V. 55. P. 1693−1704.
19. Popov A.M., Labutin T.A., Zorov N.B. Application of Laser-Induced Breakdown Spectrometry for analysis of environmental and industrial materials // Moscow Univ. Chem. Bull. 2009. V. 50. P. 453−467.
20. Mao X., Chan W.T., Russo R.E. Influence of sample surface condition on chemical analysis using laser ablation inductively coupled plasma atomic emission spectroscopy // Appl. Spectrosc. 1997. V. 51. P. 1047−1054.
21. Russo R.E., Mao X.L., Chan W.T., Bryant M.F., Kinard W.F. Laser ablation sampling with inductively coupled plasma atomic emission spectrometry for the analysis of prototypical glasses // J. Anal. At. Spectrom. 1995. V. 10. P. 295−301.
22. Guillong M., Gunther D. Effect of particle size distribution on ICP-induced elemental fractionation in laser ablation-inductively coupled plasma-mass spectrometry // J. Anal. At. Spectrom. 2002. V. 17. P. 831−837.
23. Figg D., Kahr M.S. Elemental fractionation of glass using laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometry // Appl. Spectrosc. 1997. V. 51. P. 1185−1192.
24. Baldwin J.M. Q-switched laser sampling of copper-zinc alloys // Appl. Spectrosc. 1970. V. 24. P. 429−435.
25. Russo R.E., Mao X.L., Liu C., Gonzalez J. Laser assisted plasma spectrochemistry: laser ablation // J. Anal. At. Spectrom. 2004. V. 19. P. 1084−1089.
26. Liu C., Mao X.L., Mao S.S., Zeng X., Greif R., Russo R.E. Nanosecond and femtosecond laser ablation of brass: particulate and ICPMS measurements // Anal. Chem. 2004. V. 76. P. 379−383.
27. Russo R.E., Mao X., Gonzalez J.J., Mao S.S. Femtosecond laser ablation ICP-MS // J. Anal. At. Spectrom. 2002. V. 17. P. 1072−1075.
28. Pershin S.M., Colao F. Laser plasma emission spectrum corrected for the quantitative analysis of alloys // Tech. Phys. Lett. 2005. V. 31. № 9. P. 741−745.
29. Lednev V.N., Pershin S.M. Plasma stoichiometry correction method in laser-induced breakdown spectroscopy // Laser Phys. 2008. V. 18. P. 1−5.
30. Pershin S.M., Colao F., Spizzichino V. Quantitative analysis of bronze samples by laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS): a new approach, model, and experiment // Laser Phys. 2006. V. 16. № 3. P. 455−467.
31. Geertsen C., Briand A., Chartier F., Lacour J.-L., Mauchien P., Sjostrom S.,Mermet J.-M. Comparison between infrared and ultraviolet laser ablation at atmospheric pressure - implications for solid sampling inductively coupled plasma spectrometry // J. Anal. At. Spectrom. 1994. V. 9. P. 17−22.
32. Зельдович Я.Б., Ландау Л.Д. О соотношении между жидким и газообразным состоянием у металлов // ЖЭТФ. 1944. Т. 14. С. 32.
33. Xu X., Song K. Interface kinetics during pulsed laser ablation // Appl. Phys. A. 1999. V. 69. P. S869−S873.
34. Кикион И.К., Сенченков А.П. Электропроводность и уравнение состояния ртути в области температур 0−2000 и области давлений 200−5000 атмосфер // Физ. Мет. Металловед. 1967. Т. 24. С. 843−858.
35. Prohorov A.M., Batanov V.A., Bunkin F.V., Fedorov V.B. Metal evaporation under powerful optical radiation // IEEE J. Quantum Electron. 1973. V. 9. № 5. P. 503−510.
36. Fishburn J.M., Withford M.J., Coutts D.W., Piper J.A. Method for determination of the volume of material ejected as molten droplets during visible nanosecond ablation // Appl. Opt. 2004. V. 43. P. 6473−6476.
37. Aguilera J.A., Aragon C., Cristoforetti G., Tognoni E. Application of calibration-free laser-induced breakdown spectroscopy to radially // Spectrochim. Acta B. 2009. V. 64. P. 685−689.
38. Bulajic D., Corsi M., Cristoforetti G., Legnaioli S., Palleschi V., Salvetti A., Tognoni E. A procedure for correcting self-absorption in calibration free-laser induced breakdown spectroscopy // Spectrochim. Acta B. 2002. V. 57. P. 339−353.
39. Aragon C., Aguilera J.A. Characterization of laser induced plasmas by optical emission spectroscopy: a review of experiments and methods // Spectrochim. Acta B. 2008. V. 63. P. 893−916.
40. Griem H.R. Plasma Spectroscopy. London: McGraw-Hill. 1964. 581 p.
41. Colao F., Lazic V., Fantoni R., Pershin S. A comparison of single and dual pulse laser-induced breakdown spectroscopy of aluminum samples // Spectrochim. Acta B. 2002. V. 57. P. 1167−1179.
42. Арумов Г., Бухаров А., Каменская О., Котянин С., Кривощеков В., Ляш А., Нехаенко В., Першин С. Влияние режима облучения на поверхности на спектр свечения лазерной плазмы // Письма в ЖТФ. 1987. Т. 13. № 14. С. 870−871.
43. Першин С.М. Физический механизм подавления свечения атмосферных газов в плазме при двухимпульсном облучении поверхности // Квантовая электроника. 1989. Т. 16. С. 2518−2520.
44. Salle B., Lacour J.-L., Mauchien P., Fichet P., Maurice S., Manhes G. Comparative study of different methodologies for quantitative rock analysis by laser-induced breakdown spectroscopy in a simulated Martian atmosphere // Spectrochim. Acta B. 2006. V. 61. P. 301−313.
45. ESA-s homepage for the AURORA ExoMars mission: www.esa.int/SPECIALS/Aurora/SEM1NVZKQAD_0.html.