基于激光的高空间和深度分辨率深紫外线266nm波长的集成LIBS,光和拉曼系统,用于探测月球和行星模拟物和地质材料

科学领域:

• 频谱学是一种光谱学.
• 地质化学 地质化学
• 行星科学 行星科学

背景情况:

• 对地质材料进行精确的元素和分子分析对于行星探索和材料科学至关重要.
• 现有的光谱方法可能缺乏在现场分析所需的分辨率,可移植性或多功能性.
• 深紫外线 (UV) 激光谱学为各种材料的高分辨率分析提供了潜力.

研究的目的:

• 开发和评估一个集成的深紫外激光诱导分解光谱 (LIBS),光和拉曼 (LFR) 系统.
• 实现高空间和深度分辨率,用于对月球和行星模拟物和地质材料进行定性探测.
• 为太空和地面应用建立紧,多功能光谱系统的基础.

主要方法:

• 开发一个紧的LFR光学头 (6厘米×3厘米×5厘米) 使用单个266nm深紫外线脉冲激光源.
• 整合LIBS,光和拉曼光谱的能力,使用共享的光谱仪.
• 实现了大约15μm的空间分辨率 (可减少到亚μm) 和亚微米深度分辨率.
• 探测标准有机/无机材料,模拟剂和地质样品 (酸盐,氧化物).

主要成果:

• 集成的LFR系统成功地对各种材料进行了定性分析.
• 在地质样品和模拟剂中,LIBS分析准确地确定了主要元素 (Mg,Si,Fe,Al,Ca,Mn,Ti).
• 拉曼光谱有效地检测到有机 (酒精,,氨基酸,聚合物) 和无机 (硫酸盐,碳酸盐) 的物种.
• 获得的LIBS光谱与文献数据有很好的一致性,没有观察到与深度或空间位置有关的显著组成变化.

结论:

• 开发的深紫外线LFR系统为分析地质和仿真材料提供了多功能和高分辨率的平台.
• 该系统的紧设计和多功能功能为小型光谱仪器铺平了道路,用于现场行星和材料分析.
• 这项工作展示了单个激光光谱仪系统在联合拉曼,LIBS和光分析方面的潜力.