CZ303104B6 - Method of diagnosing deferred laser absorption spectroscopy in pulse plasma and measuring system for making such diagnosing method - Google Patents
Method of diagnosing deferred laser absorption spectroscopy in pulse plasma and measuring system for making such diagnosing method Download PDFInfo
- Publication number
- CZ303104B6 CZ303104B6 CZ20080840A CZ2008840A CZ303104B6 CZ 303104 B6 CZ303104 B6 CZ 303104B6 CZ 20080840 A CZ20080840 A CZ 20080840A CZ 2008840 A CZ2008840 A CZ 2008840A CZ 303104 B6 CZ303104 B6 CZ 303104B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- plasma
- control
- pulse
- measurement
- laser
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
Abstract
Description
Způsob diagnostiky pro časově rozlišenou laserovou absorpční spektroskopii v impulzním plazmatu a měřicí systém k provádění způsobu této diagnostikyMethod of diagnostics for time-resolved laser absorption spectroscopy in pulsed plasma and measuring system for performing the method of this diagnostics
Oblast technikyTechnical field
Vynález se týká popisu způsobu diagnostiky pro časově rozlišenou laserovou absorpční spektroskopii v impulzním plazmatu a měřicího systému k provádění způsobu této diagnostiky, který je určen zejména pro využití v základním výzkumu plazmatu a plazmových technologií.The present invention relates to a method for diagnosing time-resolved laser absorption spectroscopy in pulsed plasma and a measuring system for performing the method of such diagnostics, which is particularly intended for use in basic plasma research and plasma technology.
Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION
Laserové absorpční spektroskopie (LAS) je velmi rozšířenou metodikou pro analýzu plynů, kapalin nebo dalších pro dané vlnové délky propustných a světlo absorbujících materiálů. Je často využívána pro měření parametrů nízkoteplotního plazmatu a je schopna poskytnout přesnou informaci o elementárních procesech zde probíhajících. Umožňuje určit absolutní objemovou hodnotu koncentrace atomů, iontů, molekul v základním nebo metastabilním stavu plazmatu. Laserový svazek procházející plazmatem je absorbován uvedenými částicemi a tím dochází pro frekvence daných přechodů k úbytku prošlé intenzity svazku. Použitý laser je laditelný, což umožňuje měření absorpce svazku v závislostí na frekvenci laseru. Z absorpčního maxima lze určit koncentraci absorbujících atomů v dráze laserového svazku a z Dopplerovského rozšíření absorpčního maxima lze určit kinetickou teplotu absorbujících částic. Metodou LAS a zařízeními kjejí aplikaci se zabývá řada publikací a statí, například Demtroder W.: „Laserspektroskopie“ (Springer, Berlin, 2000); Ropcke J. et al. „Low Temperature Plasma Physics“ ed. Hippler, S. Pfau, M. Sehmidt and K. H. Schoenbach (Wiley/VCH, Weinheim, 2001, p. 173); Wang W. et al. (Appl. Phys. Lett. 68, 1996p. 729); Niemax K. et al. (Anal. Chem. 68, 1996, p. 351 A); Niemax K. et al. (Anal. Chem. 7, 2001, p. 134A); Zybin A. et al., J. Koch, H. D. Wizemann, J. Franzke and K. Niemax: (Spectrochim. Acta B 60, 2005, p. I); Wolter M. et al. (Journal of Physics D-appliedLaser absorption spectroscopy (LAS) is a widespread method for analyzing gases, liquids or others for given wavelengths of permeable and light absorbing materials. It is often used to measure low temperature plasma parameters and is able to provide accurate information about the elementary processes taking place here. It allows to determine the absolute volume value of the concentration of atoms, ions, molecules in the basic or metastable state of the plasma. The laser beam passing through the plasma is absorbed by the particles and thus the transmitted beam intensity decreases for the frequencies of the transitions. The laser used is tunable, which allows the measurement of beam absorption depending on the laser frequency. From the absorption maximum the concentration of absorbing atoms in the path of the laser beam can be determined and from the Doppler extension of the absorption maximum the kinetic temperature of the absorbing particles can be determined. A number of publications and articles deal with the LAS method and devices for its application, for example Demtroder W. .: "Laserspectroscopy" (Springer, Berlin, 2000); Ropcke J. et al. "Low Temperature Plasma Physics" ed. Hippler, S. Pfau, M. Sehmidt, and K. H. Schoenbach (Wiley / VCH, Weinheim, 2001, p. 173); Wang W. et al. (Appl. Phys. Lett. 68 (1996) 729); Niemax K. et al. (Anal. Chem. 68, 1996, p. 351 A); Niemax K. et al. (Anal. Chem. 7, 2001, p. 134A); Zybin A. et al., J. Koch, H. D. Wizemann, J. Franzke and K. Niemax: (Spectrochim. Acta B 60, 2005, p. I); Wolter, M. et al. (Journal of Physics D-applied
Physics 38 (14). 2005, p. 2390-2395); Olejniček J. et al. (Japanese Journal of Applied Physics 45 10B, 2006, p. 8090-8094).Physics 38, 14. 2005, pp. 2390-2395); Olejnicek J. et al. (Japanese Journal of Applied Physics 45 10B, 2006, p. 8090-8094).
Princip LAS je rovněž popsán a aplikován například v řešeních dle spisů EP 1647820, JP 2006261424, JP 2006133013, JP 8178870 nebo KR 920006391. Tyto uvedené příklady se nezabývají aplikací v diagnostice plazmatu, ale využívají polovodičových laserů s rozmítanou vlnovou délkou jako nového postupu a možné aplikace. Tyto vynálezy popisují speciální zařízení a metody pro absorpční spektroskopii, která však nejsou vhodná pro časově rozlišenou spektroskopii periodicky impulzního plazmatu.The LAS principle is also described and applied, for example, in the solutions of EP 1647820, JP 2006261424, JP 2006133013, JP 8178870 or KR 920006391. These examples do not address application in plasma diagnostics, but use semiconductor wavelength wavelength lasers as a new procedure and possible application. These inventions describe special devices and methods for absorption spectroscopy which are not suitable for time resolved spectroscopy of periodically pulsed plasma.
Řešení dle spisu US 4986658 umožňuje metodou LAS určovat koncentraci, případně hustotu, látky převedené do plynné fáze a jedná se tedy o chemickou analýzu. Tato metoda používá výkonový laser pro odpaření taveniny, kde vytvořené plazma se analyzuje spektroskopicky rozlišeným detektorem, a může tak měřit chemické složení vzorku. V tomto případě se neměří přímo absorpce laserového svazku procházejícího plazmatem, ale světla emitovaného z horkého středu plaz45 mového oblaku. Metoda dle spisu WO 2003/010519 pak pokrývá časově rozlišenou laserovou absorpční spektroskopii obecně. Zkoumaný nespecifikovaný vzorek, například plyn, kapalina či světlo propustný materiál, je excitován nebo čerpán impulzním laserem a detektory zaznamenávají synchronně v čase spektrum ať už fluorescenční nebo absorpční. Jako detektory zde slouží kamera nebo jiný druh detektoru. Při aplikaci této metody se používá pro časově rozlišené měření jiný princip než je systém vzorkování signálu přes periodu impulzního plazmatu a řízeného spouštěného rozmítání laseru.The solution according to US 4986658 enables the LAS method to determine the concentration and / or density of the substance transferred to the gas phase and is therefore a chemical analysis. This method uses a power laser to melt evaporation, where the generated plasma is analyzed by a spectroscopically resolved detector and can thus measure the chemical composition of the sample. In this case, the absorption of the laser beam passing through the plasma is not measured directly but the light emitted from the hot center of the plasma cloud. The method of WO 2003/010519 then covers time-resolved laser absorption spectroscopy in general. The unspecified sample under investigation, such as gas, liquid, or light-transmissive material, is excited or pumped by a pulsed laser, and the detectors record the spectrum either fluorescence or absorption in synchronous time. As a detector there is a camera or other kind of detector. When applying this method, a differentiated principle is used for time-resolved measurement than the pulse plasma signal sampling and controlled trigger laser sweep system.
V současné době je LAS nízkoteplotního plazmatu prováděna bez časového rozlišení, to znamená, že pokud nastanou v plazmatu během měření nějaké změny či fluktuace nebo nestacionární děje, jsou zjištěné parametry plazmatu jakousi střední hodnotou přes tyto změny. NapříkladAt present, LAS of low temperature plasma is performed without time resolution, that is, if there are any changes or fluctuations or non-stationary events in the plasma during measurement, the detected plasma parameters are somewhat of a mean over these changes. For example
- 1 CZ 303104 B6 v prácí Olejníček J. et al. (Japanese Journal of Applied Physics 45 10B, 2006, p. 8090—8094) byl tento druh stacionární LAS aplikován na DC pulzní magnetronové plazma, kdy byla měřena střední hodnota absolutní hodnoty koncentrace přes periodické pulzní buzení magnetronového výboje. V metodách popisovaných v publikacích Rousseau A. et aí (J. Phys. D: Appl. Phys. 40, 2007, p. 2018-2025) nebo McManus J.B. et al. (Review of Scientific Instruments 74, 2003, p. 2709-2713) bylo možnosti časového rozlišeného měření dosaženo tím, že rychlost frekvenčního rozmítání laseru byla dostatečně rychlá, tak že absorpční spektrum diagnostikované častíce bylo změřeno dostatečně rychle. Tímto přístupem bylo dosaženo nejmenšího časového rozlišení 10 μβ. Tato minimální časová mez je dána maximální rychlostí, s jakou lze rozmítat laser, což je limitováno konstrukcí laditelných polovodičových laserů.In the work of Olejníček J. et al. (Japanese Journal of Applied Physics 45 10B, 2006, p. 8090-8094), this type of stationary LAS was applied to DC pulsed magnetron plasma, measuring the mean absolute concentration value through periodic pulsed excitation of the magnetron discharge. In the methods described in Rousseau A. et al (J. Phys. D: Appl. Phys. 40, 2007, p. 2018-2025) or McManus J.B. et al. (Review of Scientific Instruments 74, 2003, p. 2709-2713) the possibility of time resolved measurement was achieved by making the laser frequency sweep rate fast enough so that the absorption spectrum of the diagnosed particle was measured fast enough. This approach achieved the lowest time resolution of 10 μβ. This minimum time limit is given by the maximum speed at which the laser can be swept, which is limited by the design of tunable semiconductor lasers.
Vzhledem ke skutečnosti, že žádná ze známých a výše uvedených tématicky blízkých aplikací neposkytuje přesné časově rozlišené informace o průběhu elementárních procesů probíhajících v plazmatu, je snahou předkládaného řešení představit způsob diagnostiky a související měřicí systém, který zajišťuje synchronizované měření s impulzním periodickým výbojem pro zachycení jeho vývoje, respektive jeho dalších parametrů v čase.Since none of the known and above-mentioned thematically close applications provide accurate time-resolved information on the course of elementary processes occurring in plasma, the present invention seeks to present a method of diagnostics and related measurement system that provides synchronized measurement with pulsed periodic discharge to capture its development, respectively its other parameters over time.
Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION
Stanoveného cíle je dosaženo vynálezem, který je způsob diagnostiky pro časově rozlišenou laserovou absorpční spektroskopii v impulzním plazmatu pomocí řídicího a měřicího bloku obsahujícího sekvenční obvodový modul propojený s laserovým zdrojem a generátory impulzů, jehož podstata spočívá v tom, že vzorky dat nesoucí údaje o absorpci a frekvenci rozmítaného laserového paprsku vysílaného z laserového zdroje do periodicky buzeného měřeného plazmatického objektu jsou během impulzu buzení plazmatu i po jeho skončení odebírány přes jednu nebo několik period v přesně určeném časovém intervalu od počátku periody ve formě digitalizovaných signálů a tento časově definovaný odběr je řízen spouštěcím a synchronizačním obvodem sekvenčního obvodového modulu, jehož činnost je řízena na základě impulzů buzení plazmatu sdopředným fázovým posuvem period intervalu měření tak, že každý následující impulz buzení plazmatu způsobuje postupné proměřování absorpce měřených atomů v plazmatu přes celý rozsah vlnových délek rozmítaného laserového paprsku v časovém rozlišení řádů nanosekund.The object is achieved by the invention which is a method of diagnosing time-resolved laser absorption spectroscopy in pulsed plasma by means of a control and measuring block comprising a sequential circuit module connected to a laser source and pulse generators, characterized in that the data samples carry absorption data and the frequency of the swept laser beam emitted from the laser source to the periodically excited measured plasma object is collected over one or more periods during and after the pulse excitation pulse at a precisely defined time interval from the beginning of the period in the form of digitized signals. a sequential circuit module synchronization circuit whose operation is controlled by plasma excitation pulses with a forward phase shift of the measurement interval periods such that each successive pulse The excitation of the plasma causes a gradual measurement of the absorption of the measured atoms in the plasma over the whole wavelength range of the scanned laser beam in the time resolution of the order of nanoseconds.
Ve výhodné aplikaci způsobu je po nastavení řídicího programu karty řídicího počítače řídicího a měřicího bloku a dalších prvků měřicího systému na počáteční hodnoty měření řízen během měření spouštěcí a synchronizační obvod impulzem buzení měřeného plazmatického objektu a hodinovými impulzy tak, že vygeneruje spouštěcí signál, kterým je v řídicí jednotce laserového zdroje dáno generování řídicího napětí stzv. dopredným fázovým posuvem period intervalu měření, přičemž současně se zavedením impulzu buzení měřeného plazmatického objektu do spouštěcího a synchronizačního obvodu se spustí přes výkonový generátor výboj tvořící měřený plazmatický objekt a zároveň je spouštěcím generátorem vygenerován s přesně nastavitelným zpožděním vstupní budící impulz udávající okamžik měření všech tří okamžitých hodnot, modulačních napětí, který propustí obvod a spustí interním synchronizačním signálem digitalizační převody v řídicích převodnících, přičemž tento signál je také externě vyveden vně řídicího a měřicího bloku jako alternativní výstupní signál pro synchronizaci s dalšími měřicími nebo technologickými procesy.In an advantageous application of the method, after setting the control program of the control computer card of the control and measuring block and other elements of the measuring system to initial measurement values, the triggering and synchronizing circuit is controlled during the measurement by pulse of excitation of the measured plasma object and clock pulses. the control unit of the laser source is given the generation of control voltage stzv. forward phase shift of the measurement interval periods, while simultaneously introducing the pulse excitation of the measured plasma object into the triggering and synchronizing circuit, a discharge generating the measured plasma object is triggered via the power generator and simultaneously generates an input exciting pulse indicating the moment of measurement of all three instantaneous generators. values, modulation voltages that pass the circuit and trigger an internal synchronization signal to digitize the gears in the control transducers, which signal is also externally output outside the control and measuring block as an alternative output signal for synchronization with other measurement or technological processes.
Také je podstatou vynálezu měřicí systém pro časové rozlišenou laserovou absorpční spektroskopií v impulzním plazmatu sestávající jednak z řídicího a měřicího bloku, který minimálně obsahuje vzájemně propojené kartu řídicího počítače, měřicí převodníky digitalizace signálu a sekvenční obvodový modul, a jednak z měřeného plazmatického objektu, proti němuž jsou protilehle ustaveny laserový zdroj rozmítaného laserového paprsku a absorpční detektor napojené do sekvenčního obvodového modulu, přičemž laserový zdroj je vybaven řídicí jednotkou napojenou do sekvenčního obvodového modulu, absorpční detektor je propojen s kartou řídicího počítače a do směru vysílání rozmítaného laserového paprsku z laserového zdroje je před měřeným The invention also relates to a pulsed plasma time-lapse laser absorption spectroscopy measuring system comprising, on the one hand, a control and measurement block comprising at least an interconnected control computer card, signal digitizing transducers and a sequential circuit module, and a measured plasma object against an opposed laser beam source and an absorption detector connected to the sequential circuit module are set up, wherein the laser source is equipped with a control unit connected to the sequential circuit module, the absorption detector is coupled to the control computer card and forwarded measured
plazmatickým objektem vložen interferometr, který je přes interferenční detektor propojen s kartou řídicího počítače, jehož podstata spočívá v tom, že sekvenční obvodový modul řídicího a měřicího bloku je tvořen minimálně sekvenčním spouštěcím a synchronizačním obvodem propojeným s kartou řídicího počítače přes řídicí a datovou sběrnici, kde do sekvenčního spouštěcího a synchronizačního obvodu jsou paralelně propojeny generátor plazmatu, spouštěcí generátor impulzů se stavitelným posuvem po fázi a laditelný generátor hodinových impulzů, přičemž spouštěcí generátor budicích impulzů je dále propojen přes budicí výkonový generátor s měřeným plazmatickým objektem.A interferometer is inserted into the plasma object and connected to the control computer card via an interference detector. The sequential circuit module of the control and measuring block consists of at least a sequence triggering and synchronizing circuit connected to the control computer card via the control and data bus. a plasma generator, an adjustable phase-shift pulse generator and a tunable clock pulse generator are connected in parallel to the sequential triggering and synchronizing circuit, wherein the triggering pulse generator is further coupled via the excitation power generator to the measured plasma object.
Ve výhodném provedení je měřený plazmatický objekt situován v plazmochemickém reaktoru, proti jehož průzorům jsou protilehle ustaveny laserový zdroj rozmítaného laserového paprsku a absorpční detektor.In a preferred embodiment, the plasma object to be measured is situated in a plasma-chemical reactor, the laser source of the swept laser beam and the absorption detector are opposed through their viewing points.
Nový způsob diagnostiky a měřicí systém k provádění tohoto způsobu umožňuje dosáhnout synchronizované měření s impulzním periodickým plazmovým výbojem v časovém intervalu 10 ns, kdy je měřena absorpce měřených atomů v plazmatu při zároveň nízké frekvenci rozmítání polovodičového laseru dosahující stabilního modu generace svazku. Tohoto účinkuje dosaženo tím, že jsou vzorky dat nesoucí údaje o absorpci a frekvenci laseru odebírány přes jednu nebo několik period v přesně určeném časovém intervalu od počátku periody.The new diagnostic method and measuring system for performing this method make it possible to achieve synchronized measurement with pulsed periodic plasma discharge over a time interval of 10 ns, where the absorption of the measured atoms in the plasma is measured while at the same time low sweep frequency of semiconductor laser achieving stable beam generation mode. This is accomplished by taking data samples bearing laser absorption and frequency data over one or more periods at a specified time interval from the start of the period.
Přehled obrázků na výkresechBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Konkrétní příklad konstrukce měřicího systému je schématicky znázorněn na připojených výkresech, kde obr. 1 je celkové schéma uspořádání měřicího systému a obr. 2 je příklad časového diagramu signálů měřicího systému.A specific example of the construction of a measuring system is schematically illustrated in the accompanying drawings, wherein Fig. 1 is an overall diagram of the measurement system arrangement; and Fig. 2 is an example of a timing diagram of the measurement system signals.
Příklady provedení vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Základními prvky měřicího systému jsou měřený plazmatický objekt PO, situovaný v konkrétním případě v plazmochemickém reaktoru PR, a řídicí a měřicí blok RMB, který minimálně obsahuje vzájemně propojené kartu řídicího počítače CPC, tři měřicí převodníky A/D digitalizace signálu a sekvenční obvodový modul SOM. Měřicí systém je dále tvořen laserovým zdrojem LZ rozmítaného laserového paprsku a absorpčním detektorem AD, které jsou protilehle ustaveny proti neznázorněným průzorům plazmochemického reaktoru PR. Laserový zdroj LZ je vybaven řídicí jednotkou RJL napojenou do sekvenčního obvodového modulu SOM řídicího a měřicího bloku RMB a absorpční detektor AD je propojen s kartou řídicího počítače CPC přes první měřicí převodník A/Dl. Výstup řídicí jednotky RJL ie propojen s řídicím a měřicím blokem RMB přes třetí měřicí převodník A/D3. Do směru vysílání rozmítaného laserového paprsku z laserového zdroje LZ je před měřeným plazmatickým objektem PO, tedy před plazmochemickým reaktorem PR, vložen interferometr SI, který je přes interferenční detektor ID propojen přes druhý měřicí převodník A/D2 s kartou řídicího počítače CPC řídicího a měřicího bloku RMB. Do sekvenčního obvodového modulu SM řídicího a měřicího bloku RMB jsou dále paralelně propojeny řídicí generátor RG plazmatu, spouštěcí generátor SG impulzů se stavitelným posuvem po fázi a laditelný generátor LG hodinových impulzů CLK, přičemž spouštěcí generátor SG budicích impulzů CV je dále propojen přes budicí výkonový generátor BG s plazmochemickým reaktorem PR.The basic elements of the measuring system are the measured plasma object PO, situated in the concrete case in the plasma PR reactor, and the control and measuring block RMB, which at least contains interconnected control computer card CPC, three measuring A / D signal converters and sequential circuit module SOM. The measuring system further comprises a laser source LZ of the swept laser beam and an absorption detector AD, which are opposed to the portholes of the plasma-chemical reactor PR (not shown). The laser source LZ is equipped with a control unit RJL connected to the sequential circuit module SOM of the control and measuring block RMB and the absorption detector AD is connected to the control computer card CPC via the first measuring transducer A / D1. The control unit output RJL is connected to the control and measuring block RMB via a third measuring transducer A / D3. An interferometer SI is inserted in the direction of the emitted laser beam from the laser source LZ in front of the measured plasma object PO, ie before the plasma chemical reactor PR, which is connected to the control computer card CPC of the control and measuring block via the A / D2 measuring transducer. RMB. In addition, the sequential control module of the control and measurement block RMB is connected in parallel to the plasma generator control generator RG, the trigger pulse generator SG with adjustable phase shift and the tunable LG clock pulse generator CLK, where the trigger generator SG excitation pulse CV is further coupled via the excitation power generator BG with plasmachemical reactor PR.
Vlastní sekvenční obvodový modul SOM řídicího a měřícího bloku RMB je tvořen blíže nespecifikovaným sekvenčním spouštěcím a synchronizačním obvodem SSO propojeným s kartou řídicího počítače CPC přes řídicí a datovou sběrnici RDS a obsahujícím řadu neznázoměných nezbytných prvků a členů, jako jsou například řídicí karta, synchronní čítače, čítače počtu měření,The RMB control and measurement block SOM itself consists of an unspecified sequential SSO trigger and synchronization circuit connected to the CPC control computer card via the RDS control and data bus and containing a number of unnecessary necessary elements and members such as a control card, synchronous counters, counting counters,
- j CZ 303104 B6 detektory signálů, paměti indikace stavu, paměti řídicího slova a jiné, které zabezpečující požadované funkce.signal detectors, status indication memory, control word memory, and others that provide the desired functions.
Příklad průběhu časového diagramu signálů z měřicího systému je znázorněn na obr. 2, kde PG je impulz buzení plazmatu odebíraný z řídicího generátoru RG, CV je vstupní budicí impulz pro spouštění měření ze spouštěcího generátoru SG, UR je referenční a řídicí napětí z laserového zdroje LZ, LTR ie spouštěcí signál pro řídicí napětí laserového zdroje LZ, TRO je výstupní signál pro externí spouštění sběru dat, Tb je perioda buzení plazmatu, Tv je perioda nebuzení plazmatu, Tm je perioda intervalu zpoždění měření a tdjsou intervaly časového zpoždění řídilo čího napětí UR.An example of a timing diagram of signals from the measuring system is shown in Figure 2, where PG is the plasma excitation pulse taken from the RG control generator, CV is the input excitation pulse for triggering measurements from the trigger generator SG, UR is the reference and control voltage from the LZ laser source , LTR is the trigger signal for the LZ laser source control voltage, TRO is the output signal for external triggering of the data acquisition, Tb is the plasma excitation period, Tv is the plasma excitation period, Tm is the measurement delay interval period and tdis the time delay intervals of the control voltage UR.
Při požadavku na měření časově rozlišné laserové absorpční spektroskopie v impulzním plazmatu, sloužící k získání okamžitých parametrů měřeného plazmatického objektu PO v libovolné fázi během budicího impulzu PG i během dohasínání impulzně buzeného plazmatic15 kého výboje, je nutno využívat modulovaného, tzv. rozmítaného, laserového paprsku ve zvoleném rozsahu vlnových délek, které odpovídají studovaným metastabilním atomům. Rozmítání vlnové délky laserového paprskuje řízeno referenčním a řídicím napětím UR z laserového zdroje LZ ve tvaru symetrického trojúhelníku (Ramp Voltage), přičemž připojená řídicí jednotka RJL umožňuje nastavovat ofset a amplitudu tohoto napěťového signálu, a to včetně jeho opakovači frekvence. Toto tvarové referenční a řídicí napětí UR lze rovněž možno spouštět spouštěcím signálem LTR s úrovní číslicové logiky TTL generovaného ze spouštěcího a synchronizačního obvodu SSO, jak je patrné ze zapojení dle obr. 1. Kontrola stability frekvence laserového zdroje LZ je pak sledována interferometrem SI, jehož signál je snímán interferenčním detektorem ID s výstupním napětím UI.When measuring time-resolved laser absorption spectroscopy in pulsed plasma, which is used to obtain instantaneous parameters of the measured plasma object PO in any phase during the excitation pulse of PG and during the post-pulse pulse discharge, it is necessary to use modulated, so-called swept laser beam. selected wavelength range, which correspond to studied metastable atoms. The wavelength sweep of the laser beam is controlled by a reference and control voltage UR from a laser source LZ in the form of a symmetrical triangle (Ramp Voltage), and the connected control unit RJL allows to adjust the offset and amplitude of this voltage signal, including its repetition rate. This shape reference and control voltage UR can also be triggered by the LTR trigger signal at the level of digital logic TTL generated from the SSO trigger and synchronization circuit as shown in the circuit shown in Fig. 1. The frequency stability check of the laser source LZ is monitored by an interferometer SI. the signal is sensed by an interference detector ID with an output voltage UI.
Před měřením je nutno dle zadaných parametrů nastavit řídicí program karty řídicího počítače CPC, a to zejména počet vzorků měření během průběhu řídicího napětí UR, periodu intervalu měření Tm, synchronní vynulování čítačů a nastavení spouštěcího a synchronizačního obvodu SSO pro signály PG, CV a CLK a další počáteční hodnoty měření.Before the measurement, it is necessary to set the control program of the CPC control card according to the entered parameters, namely the number of samples during the UR control voltage, the measuring interval Tm, synchronous resetting of counters and setting the SSO trigger and synchronization circuit for PG, CV and CLK signals. other initial measurement values.
.10.10
Během měření, tedy sběru dat je spouštěcí a synchronizační obvod SSO řízen impulzem PG buzení plazmatu a hodinovými impulzy CLK tak, že SSO vygeneruje spouštěcí signál LTR, kterým je v řídicí jednotce RJL laseru dáno generování řídicího napětí UR s tzv. dopředným fázovým posuvem period tdA, td? až tdg intervalu měření, takže každý následující impulz PG buzení plazmatu způsobuje postupné proměřování absorpce přes celý rozsah vlnových délek laseru. Současně se zavedením impulzu PG buzení plazmatu do spouštěcího a synchronizačního obvodu SSO se spustí přes výkonový generátor BG výboj v plazmatu a zároveň je spouštěcím generátorem SG vygenerován s přesně nastavitelným zpožděním Tm vstupní budicí impulz CV udávající okamžik měření všech tri okamžitých hodnot UI, UR, UA, který propustí obvod SSO a spustí interním synchronizačním signálem lev digitalizační převody v měřicích převodnících A/Dl, A/D2, A/D3. Tento signál lev je také externě vyveden jako alternativní výstupní signál TRO pro synchronizaci s dalším možným procesem měřicím nebo technologickým.During data acquisition, the SSO trigger and synchronization circuit is controlled by the plasma excitation PG and CLK clock pulses so that the SSO generates the LTR trigger signal, which in the RJL laser control unit generates the control voltage UR with the so-called forward phase shift td And , td? up to tdg of the measurement interval, so that each subsequent pulse of the PG excitation of the plasma causes a gradual measurement of the absorption over the entire laser wavelength range. Simultaneously with the introduction of the PG excitation pulse into the SSO trigger and synchronization circuit, a plasma discharge is triggered through the power generator BG, and at the same time the trigger generator SG generates a precisely adjustable delay Tm CV indicating the instant of all three instantaneous UI, UR, UA values. , which passes the SSO circuit and triggers the digitizing gears in the A / D1, A / D2, A / D3 transducers with an internal synchronization signal. This lion signal is also externally output as an alternative TRO output signal for synchronization with another possible measuring or technological process.
Průmyslová využitelnostIndustrial applicability
Způsob diagnostiky pro časově rozlišenou laserovou absorpční spektroskopii v impulzním plazmatu a měřicí systém k provádění tohoto způsobu podle vynálezu lze využít pro experimentální výzkumy v oblasti fyziky plazmatu a pro vyvíjené plazmové technologie.The diagnostic method for time-resolved laser absorption spectroscopy in pulsed plasma and the measuring system for carrying out the method according to the invention can be used for experimental investigations in the field of plasma physics and for the developed plasma technologies.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20080840A CZ303104B6 (en) | 2008-12-23 | 2008-12-23 | Method of diagnosing deferred laser absorption spectroscopy in pulse plasma and measuring system for making such diagnosing method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20080840A CZ303104B6 (en) | 2008-12-23 | 2008-12-23 | Method of diagnosing deferred laser absorption spectroscopy in pulse plasma and measuring system for making such diagnosing method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ2008840A3 CZ2008840A3 (en) | 2010-07-07 |
| CZ303104B6 true CZ303104B6 (en) | 2012-04-04 |
Family
ID=42308655
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ20080840A CZ303104B6 (en) | 2008-12-23 | 2008-12-23 | Method of diagnosing deferred laser absorption spectroscopy in pulse plasma and measuring system for making such diagnosing method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ303104B6 (en) |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3630068C1 (en) * | 1986-09-04 | 1987-11-19 | Ges Foerderung Spektrochemie | Method, in particular for determining extremely low concentrations of elements and molecules in sample matrices by using laser beams |
| JPH0875651A (en) * | 1994-09-06 | 1996-03-22 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Method for emission spectrochemical analysis by laser |
| US5568255A (en) * | 1994-10-12 | 1996-10-22 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Apparatus for controlling the scan width of a scanning laser beam |
| US5636035A (en) * | 1991-09-30 | 1997-06-03 | The Trustees Of The Stevens Institute Of Technology | Method and apparatus for dual modulation laser spectroscopy |
| DE19615396A1 (en) * | 1996-04-18 | 1998-01-02 | Laserspec Analytik Gmbh | Resonator setting and monitoring method for longitudinal resonator mode of laser radiation source |
| US20060262316A1 (en) * | 2005-05-20 | 2006-11-23 | Baney Douglas M | System and method for interferometric laser photoacoustic spectroscopy |
| CZ20273U1 (en) * | 2009-09-21 | 2009-11-26 | Fyzikální ústav AV CR, v.v.i. | Measuring system for plasma diagnostic using Langmuir probe |
| CZ20376U1 (en) * | 2009-11-18 | 2009-12-18 | Fyzikální ústav AV CR, v.v.i. | Measuring system for plasma diagnostic using Langmuir probe |
| CZ2009765A3 (en) * | 2009-11-18 | 2011-05-25 | Fyzikální ústav AV CR, v.v.i. | Synchronization method of measuring for plasma probe diagnostics and measuring system for making the same |
-
2008
- 2008-12-23 CZ CZ20080840A patent/CZ303104B6/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3630068C1 (en) * | 1986-09-04 | 1987-11-19 | Ges Foerderung Spektrochemie | Method, in particular for determining extremely low concentrations of elements and molecules in sample matrices by using laser beams |
| US5636035A (en) * | 1991-09-30 | 1997-06-03 | The Trustees Of The Stevens Institute Of Technology | Method and apparatus for dual modulation laser spectroscopy |
| JPH0875651A (en) * | 1994-09-06 | 1996-03-22 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Method for emission spectrochemical analysis by laser |
| US5568255A (en) * | 1994-10-12 | 1996-10-22 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Apparatus for controlling the scan width of a scanning laser beam |
| DE19615396A1 (en) * | 1996-04-18 | 1998-01-02 | Laserspec Analytik Gmbh | Resonator setting and monitoring method for longitudinal resonator mode of laser radiation source |
| US20060262316A1 (en) * | 2005-05-20 | 2006-11-23 | Baney Douglas M | System and method for interferometric laser photoacoustic spectroscopy |
| CZ20273U1 (en) * | 2009-09-21 | 2009-11-26 | Fyzikální ústav AV CR, v.v.i. | Measuring system for plasma diagnostic using Langmuir probe |
| CZ20376U1 (en) * | 2009-11-18 | 2009-12-18 | Fyzikální ústav AV CR, v.v.i. | Measuring system for plasma diagnostic using Langmuir probe |
| CZ2009765A3 (en) * | 2009-11-18 | 2011-05-25 | Fyzikální ústav AV CR, v.v.i. | Synchronization method of measuring for plasma probe diagnostics and measuring system for making the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ2008840A3 (en) | 2010-07-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Harilal et al. | Optical diagnostics of laser-produced plasmas | |
| US5818582A (en) | Apparatus and method for phase fluorometry | |
| Demtröder et al. | Lifetimes and Franck-Condon factors for the B1Πu→ X1Σg+ system of Na2 | |
| CN109596538B (en) | Analysis device and analysis method | |
| Faïn et al. | Toward real-time measurement of atmospheric mercury concentrations using cavity ring-down spectroscopy | |
| Verlinde et al. | On the performance of wavelength meters: Part 1—consequences for medium-to-high-resolution laser spectroscopy | |
| JP6470343B2 (en) | Pulse management device in pump-probe spectroscopy | |
| Parker et al. | OH RADICAL REACTIVITY MEASUREMENTS BY FAGE. | |
| JP6086524B2 (en) | Method and apparatus for measuring concentration of accelerated oxidation active species | |
| Weeks et al. | Multi-species temperature and number density analysis of a laser-produced plasma using dual-comb spectroscopy | |
| Calpini et al. | Direct measurement of the total reaction rate of OH in the atmosphere | |
| Zhang et al. | Ultrafast dichroism spectroscopy of anthracene in solution. I. Inertial versus diffusive rotation in benzyl alcohol | |
| CZ303104B6 (en) | Method of diagnosing deferred laser absorption spectroscopy in pulse plasma and measuring system for making such diagnosing method | |
| JPH10132741A (en) | Technique and apparatus for measurement of trace component by using laser | |
| Sahoo et al. | Ultrafast pump-probe signal detection using a data acquisition card | |
| CZ19386U1 (en) | Measuring system for deferred laser absorption spectroscopy within pulse plasma | |
| JP5330978B2 (en) | Gas component measuring apparatus and method | |
| Schnabel et al. | f-value measurement of the Be I resonance line using a nonlinear time-resolved laser-induced-fluorescence technique | |
| Zheng et al. | Determination of atomic number densities of 87Rb and 3He based on absorption spectroscopy | |
| JP3660938B2 (en) | Component analysis method using laser | |
| Polek et al. | Comparison of excitation temperature of a laser-produced plasma by combining emission and absorption spectroscopy | |
| Nemitz | Production and spectroscopy of ultracold YbRb* molecules | |
| Weeks et al. | Pulse-Burst Generation for Single-Shot Time-Resolved Dual-Comb Spectroscopy of Laser-Induced Plasmas | |
| Weeks et al. | Time-Resolved Multispecies Analysis of a Laser-Induced Plasma using Dual-Comb Spectroscopy | |
| JPH0989517A (en) | Method and e uipment for measuring interference by observinginterference noise |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20181223 |